DE102010042349A1 - Manufacturing semi-finished textile product from carbon fibers obtained from matrix material, comprises manufacturing non-woven fabric and/or fleece, and impregnating non-woven fabric and/or fleece with matrix material - Google Patents

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Abstract

Manufacturing a semi-finished textile product from carbon fibers obtained from a matrix material, comprises: (a) manufacturing a non-woven fabric composed of at least 10% carbon fibers and/or a fleece composed of at least 10% carbon fibers, where at least a portion of the fibers used for the manufacturing of the fabric or fleece, are waste fibers and/or recycling fibers; and (b) impregnating the non-woven fabric and/or fleece with a matrix material comprising thermoplastic material, thermoset materials and/or elastomers. Independent claims are included for: (1) the semi-finished textile product, preferably prepreg, comprising carbon fibers pre-impregnated with the matrix material; and (2) a carbon fiber reinforced composite material obtained by hardening or thermally deforming and optionally after compacting the semi-finished textile product.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines textilen Halbzeugs, insbesondere eines Prepregs, aus mit einem Matrixmaterial vorimprägnierten Carbonfasern, ein durch dieses Verfahren erhältliches textiles Halbzeug, insbesondere Prepreg, sowie dessen Verwendung insbesondere zur Herstellung von Verbundwerkstoff-Bauteilen, wie insbesondere zur Herstellung von Außenhaut- und Strukturbauteilen für Kraftfahrzeuge und Transportfahrzeuge.The present invention relates to a process for producing a textile semifinished product, in particular a prepreg, from carbon fiber preimpregnated with a matrix material, a textile semifinished product obtainable by this process, in particular prepreg, and its use in particular for the production of composite components, in particular for the production of Exterior skin and structural components for motor vehicles and transport vehicles.

Carbonfasern enthaltende Verbundwerkstoffe, wie beispielsweise carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK), welcher aus einer beispielsweise aus Phenolharz oder Epoxidharz bestehenden Kunststoffmatrix, in welcher Carbonfasern oder Graphitfasern in einer oder mehreren Faserlagen eingebettet sind, zusammengesetzt ist, oder carbonfaserverstärkter Kohlenstoff (CFC), welcher aus einer Kohlenstoffmatrix, in welcher Carbonfasern oder Graphitfasern in einer oder mehreren Faserlagen eingebettet sind, zusammengesetzt ist, weisen insbesondere in der Faserrichtung eine hohe Festigkeit und Steifigkeit auf und zeichnen sich zudem im Vergleich zu anderen Materialien, wie beispielsweise Stahl, durch ein geringes Gewicht, durch eine niedrige Wärmeausdehnung und durch eine ausgezeichnete Temperaturwechselfestigkeit aus. Aufgrund dieser vorteilhaften Eigenschaften werden solche Carbonfasern enthaltenden Verbundwerkstoffe in vielen technischen Gebieten und insbesondere im zunehmendem Maße in der Automobilindustrie beispielsweise als Material für Strukturbauteile oder für Außenhautbauteile eines Kraftfahrzeuges eingesetzt.Carbon fiber-containing composite materials, such as carbon fiber reinforced plastic (CFRP), which is composed of an example of phenolic resin or epoxy resin matrix in which carbon fibers or graphite fibers embedded in one or more fiber layers, or carbon fiber reinforced carbon (CFC), which consists of a carbon matrix , in which carbon fibers or graphite fibers are embedded in one or more fiber layers, have a high strength and rigidity, especially in the fiber direction and are also characterized by a low weight compared to other materials, such as steel, by a low Thermal expansion and excellent thermal shock resistance. Because of these advantageous properties, composite materials containing such carbon fibers are used in many technical fields and in particular increasingly in the automotive industry, for example, as a material for structural components or for outer skin components of a motor vehicle.

Die derzeit hierfür eingesetzten Verbundwerkstoffmaterialien weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf.However, the composite materials currently used for this have a number of disadvantages.

Strukturbauteile von Kraftfahrzeugen werden beispielsweise üblicherweise aus Carbonfasern in der Form von anisotropen Gelegestrukturen enthaltenden Verbundwerkstoffen hergestellt. Allerdings sind Strukturbauteile häufig isotropen Belastungszuständen ausgesetzt, weswegen diese Verbundwerkstoffe häufig aus mehreren, untereinander speziell orientierten Gelegelagen aufgebaut sind, um diesen isotropen Belastungszuständen Rechnung zu tragen. Daher ist das Herstellungsverfahren für solche Verbundwerkstoffe sehr aufwendig, weswegen diese Verbundwerkstoffe teuer sind. Ein weiterer Nachteil dieser Materialien ist deren vergleichsweise schlechte Drapierbarkeit.For example, automotive structural members are typically fabricated from carbon fibers in the form of composites containing anisotropic gusset structures. However, structural components are often exposed to isotropic load conditions, which is why these composites are often made up of several, with each other specifically oriented gel layers, to take into account these isotropic load conditions. Therefore, the manufacturing process for such composites is very expensive, which is why these composites are expensive. Another disadvantage of these materials is their comparatively poor drapability.

Außenhautbauteile bzw. Sichtbauteile von Kraftfahrzeugen hingegen werden üblicherweise aus Verbundwerkstoffen hergestellt, welche Carbonfasern in der Form von Gewebestrukturen enthalten. Diese können durch ein Harzinjektionsverfahren (RTM-Verfahren, ”Resin Transfer Moulding-” Verfahren) vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden. Allerdings weisen diese Materialien unter anderem eine unbefriedigende Oberflächenqualität auf. Beispielsweise wird die Oberflächenqualität dadurch negativ beeinträchtigt, dass an den Kreuzungspunkten des Gewebes ein vermehrter Schrumpf des Matrixmaterial auftritt, weswegen die Gewebestruktur auf der Oberfläche des Verbundwerkstoffes sichtbar ist.On the other hand, outer skin components or visible components of motor vehicles are usually made of composite materials which contain carbon fibers in the form of tissue structures. These can be produced comparatively inexpensively by a resin injection process (RTM process, "Resin Transfer Molding" process). However, these materials have, inter alia, an unsatisfactory surface quality. For example, the surface quality is adversely affected by the fact that an increased shrinkage of the matrix material occurs at the crossing points of the fabric, as a result of which the fabric structure is visible on the surface of the composite material.

Aus diesen Gründen besteht ein Bedarf für Carbonfasern enthaltende Verbundwerkstoffe, welche verbesserte Eigenschaften, wie insbesondere eine bessere Oberflächenqualität sowie eine bessere Drapierbarkeit, aufweisen, welche vergleichsweise einfach aufgebaut sind, und, welche vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden können. Insbesondere besteht ein Bedarf für Halbzeuge, insbesondere ein Prepreg, aus entsprechenden Verbundwerkstoffen, welche einfach und kostengünstig zu den gewünschten Endprodukten verarbeitet werden können, und für ein Verfahren, mit dem solche Halbzeuge, insbesondere Prepregs, bzw. Endprodukte aus Verbundwerkstoffen einfach und kostengünstig hergestellt werden können.For these reasons, there is a need for composites containing carbon fibers which have improved properties, such as, in particular, better surface quality and better drapability, which are of comparatively simple construction, and which can be produced comparatively inexpensively. In particular, there is a need for semi-finished products, in particular a prepreg, from corresponding composite materials, which can be easily and inexpensively processed to the desired end products, and for a method by which such semi-finished products, in particular prepregs or end products made of composite materials are produced easily and inexpensively can.

Insbesondere besteht ein Bedarf für entsprechende Materialien, welche einen möglichst hohen Anteil an Recyclingfasern aufweisen, um die in dem Altfahrzeug-Gesetz geforderte Wiederverwertungsquote für Kraftfahrzeuge erfüllen zu können, und für Herstellungsverfahren hierfür.In particular, there is a need for corresponding materials which have as high as possible a content of recycled fibers in order to meet the recycling rate for motor vehicles required in the ELV Act, and for manufacturing processes therefor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines textilen Halbzeugs, insbesondere eines Prepregs, aus mit einem Matrixmaterial vorimprägnierten Carbonfasern bereitzustellen, welches einfach und kostengünstig durchgeführt werden kann, bei dem ein hoher Anteil an Recyclingfasern eingesetzt werden kann, und, welches zu einem textilen Halbzeug führt, welches eine exzellente Oberflächenqualität sowie eine gute Drapierbarkeit aufweist.The object of the present invention is therefore to provide a process for producing a textile semifinished product, in particular a prepreg, from carbon fibers preimpregnated with a matrix material, which can be carried out simply and inexpensively, in which a high proportion of recycled fibers can be used, and which leads to a textile semi-finished product, which has an excellent surface quality and good drapability.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines textilen Halbzeugs, insbesondere eines Prepregs, aus mit einem Matrixmaterial vorimprägnierten Carbonfasern, welches die nachfolgenden Schritte umfasst:

  • a) Herstellen von aus wenigstens 10% Carbonfasern bestehendem Vlies und/oder von aus wenigstens 10% Carbonfasern bestehendem Filz, wobei wenigstens ein Teil der zur Herstellung des Vlieses und/oder Filzes eingesetzten Fasern Abfallfasern und/oder Recyclingfasern sind, und
  • b) Imprägnieren des Vlieses und/oder des Filzes mit einem Matrixmaterial, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Thermoplasten, Duroplasten, Elastomeren und beliebigen Mischungen von zwei oder mehr der vorgenannten Materialien besteht.
According to the invention, this object is achieved by a method for producing a semi-finished textile product, in particular a prepreg, from carbon fibers preimpregnated with a matrix material, which comprises the following steps:
  • a) producing from at least 10% carbon fibers existing fleece and / or made of at least 10% carbon fibers felt, wherein at least a portion of the fibers used for the production of the fleece and / or felt are waste fibers and / or recycled fibers, and
  • b) impregnating the web and / or felt with a matrix material selected from the group consisting of thermoplastics, thermosets, elastomers and any mixtures of two or more of the foregoing.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auf einfache und kostengünstige Weise textile Halbzeuge, insbesondere Prepregs, aus mit einem Matrixmaterial vorimprägnierten Carbonfasern mit einem hohen Anteil an Recyclingfasern und/oder Abfallfasern sowie mit einer exzellenten Drapierbarkeit hergestellt werden, welche einfach und kostengünstig zu den gewünschten Endprodukten mit hoher Festigkeit und Steifigkeit bei vergleichsweise niedrigem Gewicht und mit einer exzellenten Oberflächenqualität verarbeitet werden können. Durch den Einsatz eines Vlieses bzw. Filzes in dem Verfahrensschritt a) kann eine gezielte Anisotropie der Eigenschaften, insbesondere der Festigkeit und der Steifigkeit, des Halbzeugs und des später daraus hergestellten Endprodukts eingestellt. Zudem wird durch den Einsatz eines Vlieses bzw. Filzes in dem Verfahrensschritt a) ein Halbzeug mit einer hervorragenden Drapierbarkeit erhalten, welche beträchtlich besser ist als die Drapierbarkeit eines Halbzeugs, welches als Fasermaterial ausschließlich Maschenware oder Webware enthält. Schließlich erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren durch die Verwendung von Altfasern bzw. Abfallfasern und/oder Recyclingfasern einen geschlossenen oder zumindest nahezu geschlossenen Wertstoffkreislauf. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf den Einsatz von neu hergestellten Carbonfasern, deren Herstellung sehr aufwendig und energieintensiv ist, verzichtet wird oder deren Menge zumindest stark verringert wird, sondern anstelle dessen Recyclingfasern und/oder Abfallfasern eingesetzt werden, ist das erfindungsgemäße Verfahren auch kostengünstiger als die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung entsprechender Halbzeuge, bei denen Neufasern eingesetzt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich mithin nicht nur um ein Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs aus mit einem Matrixmaterial vorimprägnierten Carbonfasern, sondern insbesondere auch um ein Verfahren zum Wiederverwerten bzw. Recyceln von Altfasern und/oder Abfallfasern.With the method according to the invention, textile semi-finished products, in particular prepregs, can be produced in a simple and cost-effective manner from carbon fibers preimpregnated with a matrix material with a high proportion of recycled fibers and / or waste fibers and with excellent drapability, which can be easily and inexpensively converted into the desired end products with high yields Strength and stiffness can be processed at a comparatively low weight and with an excellent surface quality. The use of a nonwoven or felt in process step a) can set a targeted anisotropy of the properties, in particular the strength and rigidity, of the semifinished product and the end product subsequently produced therefrom. In addition, the use of a nonwoven or felt in method step a) yields a semifinished product with excellent drapability, which is considerably better than the drapability of a semifinished product which contains exclusively knitted fabric or woven fabric as the fiber material. Finally, the method according to the invention allows a closed or at least virtually closed recycling loop by the use of waste fibers or waste fibers and / or recycled fibers. Since in the inventive method on the use of newly produced carbon fibers whose production is very complex and energy-intensive, is omitted or their amount is at least greatly reduced, but instead recycled fibers and / or waste fibers are used, the inventive method is also cheaper than the known from the prior art method for producing corresponding semi-finished products, in which new fibers are used. Consequently, the process according to the invention is not only a process for the production of a semifinished product from carbon fibers preimpregnated with a matrix material, but in particular also a process for the recycling or recycling of used fibers and / or waste fibers.

Unter Recyclingfasern werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Fasern verstanden, welche aus gebrauchten Fasern hergestellt worden sind, wobei die gebrauchten Fasern aus jedem beliebigen gebrauchten Fasermaterial stammen können, wie beispielsweise aus Geweben, aus Maschenware, wie Gestricken oder Gewirken, aus Gelegen, aus Fasermatten, aus Fasersträngen, aus Filzen, aus Vliesen oder aus Verbundwerkstoffen, wie beispielsweise aus CFC, CFK, carbonfaserverstärktem Beton oder dergleichen.For the purposes of the present invention, recycled fibers are understood to mean fibers which have been produced from used fibers, the used fibers being able to originate from any used fiber material, such as, for example, woven fabrics, knitted fabrics, such as knitted or knitted fabrics, loops, fiber mats, from fiber strands, from felts, from nonwovens or from composite materials, such as CFC, CFRP, carbon fiber reinforced concrete or the like.

Zudem bezeichnet der Begriff Abfallfaser im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Faser, welche aus Produktionsabfällen, wie Verschnitt, Produktionsausschuss und dergleichen, also auch aus Neufasermaterial gewonnen worden ist, wobei der Produktionsabfall jedes beliebige Fasermaterial sein kann, wie beispielsweise Gewebe, Gestrick, Gewirk, Gelege, Fasermatte, Faserstrang, Filz, Vlies und/oder Verbundwerkstoff, wie beispielsweise CFC, CFK, carbonfaserverstärkter Beton, Prepreg oder dergleichen.In addition, the term waste fiber referred to in the context of the present invention, a fiber which has been obtained from production waste, such as waste, production committee and the like, including from Neufasermaterial, wherein the production waste can be any fiber material, such as fabric, knitted fabric, knit, scrim , Fiber mat, fiber strand, felt, nonwoven and / or composite material such as CFC, CFRP, carbon fiber reinforced concrete, prepreg or the like.

Unter einer Carbonfaser wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Faser verstanden, welche zu wenigstens 90%, bevorzugt zu wenigstens 95%, besonders bevorzugt zu wenigstens 98%, ganz besonders bevorzugt zu wenigstens 99% und höchst bevorzugt vollständig aus Kohlenstoff besteht.For the purposes of the present invention, a carbon fiber is understood as meaning a fiber which consists of at least 90%, preferably at least 95%, more preferably at least 98%, very preferably at least 99%, and most preferably entirely from carbon.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Imprägnierung des Vlieses und/oder des Filzes mit dem Matrixmaterial in dem Schritt b) durch ein Verfahren durchgeführt, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Prepregverfahren, Nasspressverfahren, Harzinfusionverfahren, Folienkaschierverfahren und Vakuum unterstützten (”Vacuum Assisted Resin Infusion-” bzw. VARI-)Verfahren besteht. Durch jedes der vorgenannten Verfahren kann überraschenderweise eine hervorragende Imprägnierung des Carbonfaser-Vlieses bzw. des Carbonfaser-Filzes erreicht werden, wodurch textiles Halbzeug erhalten wird, bei dem das Fasermaterial besonders homogen in der Matrix eingebettet ist. Durch die quasi isotrope Ausrichtung der Fasern in der Ebene und der homogenen Verteilung des Matrixschrumpfs können optische Auffälligkeiten verhindert werden. Dies war deshalb überraschend, weil Vliese und Filze aufgrund ihrer geringen Permeabilität in Faserrichtung grundsätzlich sehr schwer zu imprägnieren sind. Eine solche gute Imprägnierung, geschweige denn eine homogene Einbettung von Fasern in der Matrix ist mit anderen Techniken, wie insbesondere mit dem RTM-Verfahren, bei dem die Injektion bzw. die Harzausbreitung der Matrix entlang der Textilausrichtung erfolgt, nicht möglich.According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the impregnation of the nonwoven and / or felt with the matrix material in step b) is carried out by a process selected from the group consisting of prepreg process, wet press process, resin infusion process, film lamination process and vacuum ("Vacuum Assisted Resin Infusion" or VARI) procedure. Surprisingly, an excellent impregnation of the carbon fiber fleece or of the carbon fiber felt can be achieved by each of the abovementioned processes, as a result of which textile semifinished product is obtained, in which the fiber material is embedded particularly homogeneously in the matrix. Due to the quasi-isotropic orientation of the fibers in the plane and the homogeneous distribution of the matrix shrinkage optical abnormalities can be prevented. This was surprising because nonwovens and felts are basically very difficult to impregnate due to their low permeability in the fiber direction. Such good impregnation, let alone homogeneous embedding of fibers in the matrix, is not possible with other techniques, such as the RTM process, where the injection or resin spreading of the matrix occurs along the textile orientation.

Besonders gute Ergebnisse werden diesbezüglich insbesondere erreicht, wenn die Imprägnierung des Vlieses und/oder des Filzes mit dem Matrixmaterial in dem Schritt b) durch ein Flüssig-Prepregverfahren mit flüssigen oder semiflüssigen Polymeren bzw. Oligomeren, durch ein Pulver-Prepregverfahren oder durch ein Nasspressverfahren durchgeführt wird.Particularly good results are achieved in this regard, in particular, if the impregnation of the web and / or the felt with the matrix material in step b) by a liquid prepreg process liquid or semi-liquid polymers or oligomers, by a powder prepreg process or by a wet pressing process is performed.

Grundsätzlich können in dem Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens Fasermischungen aus Neufasern und Abfallfasern und/oder Recyclingfasern mit beliebigen Verhältnissen der Neufasern zu den Abfallfasern und/oder Recyclingfasern eingesetzt werden, sofern dadurch gewährleistet wird, dass ein aus wenigstens 10% Carbonfasern bestehendes Vlies und/oder ein aus wenigstens 10% Carbonfasern bestehender Filz erhalten wird. Um die Wiederverwertungsquote möglichst hoch zu halten, wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, dass in dem Verfahrensschritt a) zur Herstellung des Vlieses und/oder des Filzes eine Fasermischung eingesetzt wird, welche zu wenigstens 20%, vorzugsweise zu wenigstens 50%, insbesondere bevorzugt zu wenigstens 80%, besonders bevorzugt zu wenigstens 90%, ganz besonders bevorzugt zu wenigstens 95% und höchst bevorzugt vollständig aus Abfallfasern und/oder Recyclingfasern besteht.In principle, fiber blends of new fibers and waste fibers and / or recycled fibers with any ratios of new fibers to the waste fibers and / or recycled fibers can be used in step a) of the process according to the invention, provided that this ensures that a nonwoven comprising at least 10% carbon fibers and / or or a felt consisting of at least 10% carbon fibers is obtained. In order to keep the recycling rate as high as possible, it is proposed in a development of the invention that in process step a) for the production of the fleece and / or the felt, a fiber mixture is used, which is at least 20%, preferably at least 50%, particularly preferred at least 80%, more preferably at least 90%, most preferably at least 95% and most preferably entirely consists of waste fibers and / or recycled fibers.

Je nach Anwendungszweck kann in dem Halbzeug, auf den Gesamtfasergehalt bezogen, ein mehr oder weniger hoher Anteil an Carbonfasern erforderlich sein. Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn die auf den Gesamtfasergehalt bezogene Carbonfasermenge wenigstens 20%, bevorzugt wenigstens 40%, insbesondere bevorzugt wenigstens 60%, besonders bevorzugt wenigstens 80%, ganz besonders bevorzugt wenigstens 90% und höchst 100% beträgt.Depending on the application, a more or less high proportion of carbon fibers may be required in the semifinished product, based on the total fiber content. Good results are obtained, in particular, when the total fiber content of the carbon fiber amount is at least 20%, preferably at least 40%, more preferably at least 60%, more preferably at least 80%, most preferably at least 90% and most 100%.

Dementsprechend kann auch der Anteil der Carbonfasern in den in dem Verfahrensschritt a) eingesetzten Abfallfasern und/oder Recyclingfasern variieren. Lediglich beispielsweise können in dem Verfahrensschritt a) Abfallfasern und/oder Recyclingfasern eingesetzt werden, von denen wenigstens 10%, bevorzugt wenigstens 30%, besonders bevorzugt wenigstens 60%, ganz besonders bevorzugt wenigstens 80% und höchst bevorzugt 100% aus Carbonfasern bestehen. Die restlichen Abfallfasern und/oder Recyclingfasern können aus jedem beliebigen Material bestehen, wie beispielsweise aus Glas und/oder Baumwolle.Accordingly, the proportion of carbon fibers in the waste fibers and / or recycled fibers used in process step a) can also vary. Only for example, in the process step a) waste fibers and / or recycled fibers may be used, of which at least 10%, preferably at least 30%, more preferably at least 60%, most preferably at least 80% and most preferably 100% consist of carbon fibers. The remaining waste fibers and / or recycled fibers may be made of any material, such as glass and / or cotton.

Sofern in dem Verfahrensschritt a) eine Fasermischung eingesetzt wird, welche neben Abfallfasern und/oder Recyclingfasern auch neu hergestellte Carbonfasern enthält, können diese beispielsweise so hergestellt werden, dass zunächst aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen, wie beispielsweise Pech, Polyacrylnitril, oxidiertem Polyacrylnitril oder Cellulose, Fasern gesponnen werden, bevor diese nachfolgend unter Verstreckung carbonisiert und ggf. graphitiert werden, bevor die so hergestellten Fasern abschließend ggf. oberflächenbehandelt und ggf. mit Schlichte beschichtet werden.If a fiber mixture is used in process step a) which contains not only waste fibers and / or recycled fibers but also newly produced carbon fibers, these can be produced, for example, by first spun fibers from carbonaceous starting materials, such as pitch, polyacrylonitrile, oxidized polyacrylonitrile or cellulose before they are subsequently carbonized under drawing and optionally graphitized, before the fibers thus produced finally surface-treated if necessary and optionally coated with sizing.

Als Ausgangsmaterial für die Herstellung des Vlieses oder Filzes können nicht nur Monofilamente eingesetzt werden, sondern insbesondere auch Bifilamente oder Mischungen aus zwei oder mehr Mono- und/oder Bifilamenten. Dabei können beispielsweise auch streckgerissene Filamente bzw. Fasern eingesetzt werden. Insbesondere können für die Herstellung des Vlieses oder Filzes Mischungen aus Carbonfasern und Fasern aus einem Thermoplast eingesetzt werden, was später eine direkte Konsolidierung des textilen Halbzeugs zu einem Organoblech ermöglicht.Not only monofilaments can be used as starting material for the production of the nonwoven or felt, but in particular also bifilaments or mixtures of two or more mono- and / or bifilaments. It is also possible, for example, to use stretch-torn filaments or fibers. In particular, mixtures of carbon fibers and fibers of a thermoplastic can be used for the production of the nonwoven or felt, which later allows a direct consolidation of the textile semifinished product to form an organic sheet.

Vorzugsweise werden in dem Schritt a) zur Herstellung des Vlieses und/oder des Filzes Fasern mit einer Länge zwischen 1 und 500 mm, besonders bevorzugt Fasern mit einer Länge zwischen 5 und 500 mm, ganz besonders bevorzugt Fasern mit einer Länge zwischen 10 und 250 mm und höchst bevorzugt Fasern mit einer Länge zwischen 20 und 220 mm eingesetzt. Alternativ dazu können zur Herstellung des Carbonfasern enthaltenden Vlieses und/oder Filzes auch Mischungen aus Kurzschnittfasern mit einer Länge zwischen 1 und 5 mm und aus Langfasern mit einer Länge zwischen 5 und 500 mm, besonders bevorzugt Langfasern mit einer Länge zwischen 10 und 250 mm und ganz besonders bevorzugt Langfasern mit einer Länge zwischen 20 und 220 mm eingesetzt werden.Preferably in the step a) for the production of the fleece and / or the felt fibers with a length between 1 and 500 mm, particularly prefers fibers with a length between 5 and 500 mm, very particularly prefers fibers with a length between 10 and 250 mm and most preferably used fibers having a length between 20 and 220 mm. Alternatively, blends of short cut fibers having a length between 1 and 5 mm and long fibers with a length between 5 and 500 mm, particularly preferably long fibers with a length between 10 and 250 mm and all may be used to produce the carbon fiber-containing nonwoven and / or felt particularly preferred are long fibers having a length between 20 and 220 mm.

Die Abfallfasern und/oder Recyclingfasern können auf jede denkbare Weise aus Abfallfasermaterial oder aus gebrauchtem Fasermaterial hergestellt werden. Beispielsweise können die Recyclingfasern aus einem mit einem Matrixmaterial vorimprägnierten Fasermaterial oder aus Fasern enthaltendem Verbundwerkstoff, insbesondere Carbonfasern enthaltendem Verbundwerkstoff, wie CFC oder CFK, hergestellt werden, indem das mit einem Matrixmaterial vorimprägnierte Fasermaterial oder der Fasern enthaltende Verbundwerkstoff zerkleinert wird, bevor das Fasermaterial dann von dem Matrixmaterial gelöst und abgetrennt wird. Dabei wird das Zerkleinern vorzugsweise mit einem Shredder, mit einer Schneidmühle, mit einer Prallmühle oder mit einer Hammermühle so durchgeführt, dass Partikel mit einer Länge zwischen 1 und 500 mm erhalten werden.The waste fibers and / or recycled fibers can be made in any conceivable way from waste fiber material or from used fiber material. For example, the recycled fibers may be made from a fibrous material preimpregnated with a matrix material, or composite containing fibers, such as CFC or CFK, by comminuting the fiber material preimpregnated with a matrix material or the composite containing fibers before the fibrous material is then crushed the matrix material is dissolved and separated. The comminution is preferably carried out with a shredder, with a granulator, with an impact mill or with a hammer mill so that particles with a length between 1 and 500 mm are obtained.

Bei dieser Ausführungsform kann das Lösen der Matrix von den Carbonfasern beispielsweise durch Solvolyse, das heißt durch Kontaktieren des Materials mit einer Säure, beispielsweise mit einer Mineralsäure, wie Schwefelsäure oder Salpetersäure, mit einer Lauge, wie beispielsweise Natronlauge, oder mit einem Lösungsmittel bewirkt werden. Alternativ dazu kann das Lösen der Matrix von den Carbonfasern zwangsläufig beim Zerkleinern auftreten. Gemäß einer weiteren Alternative kann das Entfernen der Matrix auch durch Pyrolyse des Matrixmaterials erfolgen. Danach kann die Matrix von den Carbonfasern beispielsweise durch Sieben oder Sichten abgetrennt werden, wobei das Sichten beispielsweise in einem Rotationssichter, Windsichter oder Zickzacksichter durchgeführt wird. Abschließend kann das gewonnene Fasermaterial noch mit Schlichte beschichtet werden.In this embodiment, the dissolution of the matrix of the carbon fibers, for example by solvolysis, that is, by contacting the material with an acid, for example with a mineral acid, such as sulfuric acid or nitric acid, with an alkali such as sodium hydroxide, or with a solvent. Alternatively, the dissolution of the matrix from the carbon fibers may inevitably occur during comminution. According to a further alternative, the removal of the matrix can also be effected by pyrolysis of the matrix material. Thereafter, the matrix can be separated from the carbon fibers by, for example, screening or sifting, the sizing being performed, for example, in a rotary sifter, air classifier or zigzag sifter. Finally, the fiber material obtained can still be coated with size.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das zuvor beschriebene, aus wenigstens 10% Carbonfasern bestehende Vlies und/oder der aus wenigstens 10% Carbonfasern bestehende Filz in dem erfindungsgemäßen Verfahren in Kombination mit wenigstens einem anderen Fasermaterial eingesetzt, wobei das andere Fasermaterial vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Geweben, Gelegen, unidirektionalen (UD-)Strängen, Bändern, Vliesen, Filzen und beliebigen Mischungen von zwei oder mehr der vorgenannten Materialien besteht. Diese Fasermaterialien weisen eine höhere mechanische Stabilität und insbesondere eine höhere Zugfestigkeit als das in dem Verfahrensschritt a) hergestellte aus wenigstens 10% Carbonfasern bestehende Vlies und/oder der aus wenigstens 10% Carbonfasern bestehende Filz auf, weswegen das Vlies durch eine solche Kombination von verschiedenen Fasermaterialien mechanisch stabilisiert wird. Dadurch werden bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und insbesondere bei der Durchführung des Verfahrensschritts b) etwaig entstehende Spannungen von dem anderen Fasermaterial aufgenommen, so dass das Vlies bzw. der Filz nur geringen Zugspannungen ausgesetzt ist und so eine Beschädigung oder gar Zerstörung des Vlieses bzw. Filzes zuverlässig verhindert wird, so dass dieses deformationsfrei und zerstörungsfrei zu dem textilen Halbzeug und danach aus diesem zu dem Endprodukt verarbeitet werden kann.According to a further preferred embodiment of the present invention, the previously described, consisting of at least 10% carbon fibers nonwoven and / or made of at least 10% carbon fibers felt in the inventive method in combination with at least one other fiber material is used, wherein the other fiber material preferably made is selected from the group consisting of woven, laid, unidirectional (UD) strands, tapes, nonwovens, felts, and any mixtures of two or more of the foregoing materials. These fiber materials have a higher mechanical stability and in particular a higher tensile strength than the nonwoven fabric produced in process step a) and consisting of at least 10% carbon fibers and / or the felt consisting of at least 10% carbon fibers, for which reason the nonwoven fabric is produced by such a combination of different fiber materials mechanically stabilized. As a result, in carrying out the method according to the invention and in particular in carrying out the method step b) any resulting stresses are absorbed by the other fiber material, so that the web or the felt is exposed to only low tensile stresses and thus damage or even destruction of the web or Felt is reliably prevented so that it can be processed deformation-free and non-destructive to the semi-finished textile product and then from this to the final product.

Bei der vorgenannten Ausführungsform können die einzelnen Fasermaterialien in der Form eines Laminats angeordnet werden oder können die einzelnen Fasermaterialien, wenn möglich, in einer Schicht miteinander kombiniert werden. Ein Beispiel für den letztgenannten Fall ist die Verwirkung von Vlies und Gelege, wohingegen Beispiele für eine Laminatstruktur Aufbauten aus Vlies/Gewebe/Vlies oder aus Vlies/Gelege/Vlies sind. Grundsätzlich kann das Laminat aus wenigstens einer Vliesschicht und wenigstens einer Gewebeschicht, aus wenigstens einer Vliesschicht und wenigstens einer Gelegeschicht oder aus einem Vliesgelege mit Kernmaterial bestehen, wobei das Kernmaterial beispielsweise Schaum sein kann, eine Honigwabenstruktur aufweisen kann, ein Pappkern sein kann oder jedes andere Kernmaterial sein kann. Dabei befinden sich die Vlies- bzw. Filzschichten in derartigen Laminaten vorzugsweise an den Außenseiten des Laminats, damit das textile Halbzeug bzw. das daraus hergestellte Endprodukt die durch die Verwendung von Vlies bzw. Filz im Vergleich zu Gewebe und Maschenware resultierenden vorteilhaften Oberflächeneigenschaften aufweist.In the aforementioned embodiment, the individual fiber materials may be arranged in the form of a laminate or, if possible, the individual fiber materials may be combined together in one layer. An example of the latter case is forfeiture of nonwoven and scrim, whereas examples of a laminate structure are nonwoven / fabric / nonwoven or nonwoven / nonwoven / nonwoven structures. In principle, the laminate may consist of at least one nonwoven layer and at least one fabric layer, at least one nonwoven layer and at least one release layer or a nonwoven fabric with core material, wherein the core material may be, for example, foam, have a honeycomb structure, may be a cardboard core or any other core material can be. In this case, the nonwoven or felt layers in such laminates are preferably located on the outer sides of the laminate, so that the textile semifinished product or the end product produced therefrom has the advantageous surface properties resulting from the use of fleece or felt compared to woven fabric and knitwear.

Um die Wiederverwertungsquote möglichst hoch zu halten, wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, dass auch das andere, aus der vorstehenden Gruppe ausgewählte Fasermaterial zumindest teilweise aus Abfallfasern und/oder Recyclingfasern besteht, wobei der Anteil der Abfallfasern und/oder Recyclingfasern bezogen auf die Gesamtmenge der Fasern in dem anderen Fasermaterial vorzugsweise wenigstens 20%, insbesondere bevorzugt wenigstens 50%, ferner bevorzugt wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90%, ganz besonders bevorzugt wenigstens 95% und höchst bevorzugt 100% beträgt.In order to keep the recycling rate as high as possible, it is proposed in development of the invention that the other, selected from the above group fiber material consists at least partially of waste fibers and / or recycled fibers, the proportion of waste fibers and / or recycled fibers based on the total amount the fibers in the other fibrous material is preferably at least 20%, more preferably at least 50%, further preferably at least 80%, most preferably at least 90%, most preferably at least 95% and most preferably 100%.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es vorgeschlagen, als anderes, aus der vorstehenden Gruppe ausgewähltes Fasermaterial ein Fasermaterial einzusetzen, welches aus Kohlenstofffasern, Glasfasern, Polymerfasern und Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Materialien besteht. Beispiele für geeignete Polymerfasern schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polypropylenfasern, Polyacrylnitrilfasern, Fasern aus oxidiertem Polyacrylnitril sowie Fasern aus Copolymeren von zwei oder mehr der vorgenannten Materialien und Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Materialien. Solche Fasermaterialien weisen eine hohe mechanische Festigkeit auf und eignen sich somit hervorragend als das Vlies und/oder den Filz mechanisch stabilisierendes Fasermaterial.In a further development of the inventive concept, it is proposed, as another, selected from the above group fiber material to use a fiber material which consists of carbon fibers, glass fibers, polymer fibers and mixtures of two or more of the aforementioned materials. Examples of suitable polymeric fibers include, but are not limited to, polyamide fibers, polyester fibers, polypropylene fibers, polyacrylonitrile fibers, oxidized polyacrylonitrile fibers, as well as fibers of copolymers of two or more of the foregoing materials and blends of two or more of the foregoing materials. Such fiber materials have a high mechanical strength and are therefore ideal as the nonwoven and / or the felt mechanically stabilizing fiber material.

Dabei kann das Kombinieren, also in dem Fall der Ausbildung einer Kombination der beiden Fasermaterialien in einer Schicht das Vermischen der beiden Fasermaterialien und in dem Fall der Ausbildung einer Laminatstruktur das Laminieren der beiden Fasermaterialschichten, also das Kombinieren aus erstens dem aus wenigstens 10% Carbonfasern bestehenden Vlies und/oder dem aus wenigstens 10 % Carbonfasern bestehenden Filz und aus zweitens dem wenigstens einen anderen aus der vorstehenden Gruppe ausgewählten Fasermaterial, während dem Verfahrensschritt b), also während der Imprägnierung, oder vor der Imprägnierung durchgeführt werden, wobei ein Kombinieren der beiden Fasermaterialien vor der Imprägnierung bevorzugt ist. Sofern das Vlies bzw. der Filz in einer Schicht miteinander kombiniert werden, wie beispielsweise in dem Fall der Verwirkung von Vlies und Gelege, kann das Kombinieren der beiden Fasermaterialien besonders bevorzugt auch bei der Vlies- bzw. Filzherstellung in dem Verfahrensschritt a) durchgeführt werden.In this case, combining, ie in the case of forming a combination of the two fiber materials in one layer, mixing the two fiber materials and, in the case of forming a laminate structure, laminating the two fiber material layers, that is, combining at least 10% carbon fibers Web and / or the felt consisting of at least 10% carbon fibers and, secondly, the at least one other fiber material selected from the above group, during the process step b), ie during the impregnation, or before the impregnation, wherein combining the two fiber materials is preferred before impregnation. If the fleece or the felt are combined in a layer with each other, such as in In the case of forfeiture of fleece and scrim, the combination of the two fiber materials can be carried out particularly preferably also in the nonwoven or felt production in process step a).

Grundsätzlich können in dem Verfahrensschritt b) als Matrixmaterial alle Thermoplasten, Duroplasten und Elastomere, jeweils einzeln oder in Mischung miteinander, eingesetzt werden. Gute Ergebnisse werden jedoch insbesondere erhalten, wenn das Matrixmaterial aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Epoxidharzen, Phenolharzen, Vinylesterharzen, Polyesterharzen, Polyurethanharzen, Benzoxazinharzen, Novolaken, Cyanatesterharzen, Bismaleimidharzen, Bisoxazolinen, Polyolefinen, wie beispielsweise Polypropylen, technischen Thermoplasten, wie beispielsweise Polyamiden, und beliebigen Mischungen von zwei oder mehr der vorgenannten Materialien besteht.In principle, all thermoplastics, thermosets and elastomers, in each case individually or in a mixture with one another, can be used as the matrix material in process step b). However, good results are obtained particularly when the matrix material is selected from the group consisting of epoxy resins, phenolic resins, vinyl ester resins, polyester resins, polyurethane resins, benzoxazine resins, novolaks, cyanate ester resins, bismaleimide resins, bisoxazolines, polyolefins such as polypropylene, engineering thermoplastics such as polyamides , and any mixtures of two or more of the aforementioned materials.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es vorgeschlagen, das Vlies bzw. den Filz in dem Verfahrensschritt b) mit so viel Matrixmaterial zu imprägnieren, dass das Halbzeug nach dem Verfahrensschritt b) einen Gehalt an Matrixmaterial zwischen 1 und 90 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 30 und 70 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt zwischen 40 und 65 Gew.-% aufweist.In a further development of the inventive concept, it is proposed to impregnate the nonwoven or the felt in method step b) with so much matrix material that the semifinished product after method step b) has a content of matrix material between 1 and 90% by weight, more preferably between 30 and 70 wt .-% and most preferably between 40 and 65 wt .-%.

Wie vorstehend dargelegt, wird die Imprägnierung des Vlieses und/oder des Filzes mit dem Matrixmaterial in dem Schritt b) durch ein Verfahren durchgeführt, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Prepregverfahren, Nasspressverfahren, Harzinfusionverfahren, Folienkaschierverfahren und Vakuum unterstützten (VARI-)Verfahren besteht, weil durch jedes der vorstehend genannten Verfahren überraschenderweise eine gute Imprägnierung des an sich nur schwer zu imprägnierenden Carbonfaser-Vlieses bzw. des Carbonfaser-Filzes erreicht wird. Dabei werden besonders gute Ergebnisse erhalten, wenn die Imprägnierung des Vlieses und/oder des Filzes mit dem Matrixmaterial in dem Schritt b) durch ein Pulver-Prepregverfahren, durch ein Flüssig-Prepregverfahren oder durch ein Nasspressverfahren durchgeführt wird.As stated above, the impregnation of the nonwoven fabric and / or the felt with the matrix material in step b) is carried out by a method selected from the group consisting of prepreg process, wet press process, resin infusion process, film lamination process and vacuum assisted (VARI) Surprisingly, a good impregnation of the hard to be impregnated carbon fiber nonwoven or the carbon fiber felt is achieved by each of the above methods. In this case, particularly good results are obtained if the impregnation of the nonwoven and / or the felt with the matrix material in step b) is carried out by a powder prepreg process, by a liquid prepreg process or by a wet pressing process.

Bei dem Nasspressverfahren wird ein Zuschnitt des in dem Verfahrensschritt a) hergestellten Vlieses bzw. Filzes in eine geöffnete Pressform gelegt, bevor auf das Vlies bzw. den Filz flüssiges oder festes Matrixmaterial gegossen, gesprüht, gestreut oder gelegt wird, bevor die Pressform geschlossen wird und in der Pressform ein Druck von bevorzugt zwischen 0,1 und 1.000 bar angelegt wird. Aufgrund des Drucks in der Pressform ergeben sich nach allen Seiten gleiche Fließwege, weswegen sich das Matrixmaterial in dem Vlies bzw. in dem Filz gleichmäßig verteilt.In the wet pressing process, a blank of the web or felt produced in process step a) is placed in an open mold before liquid or solid matrix material is poured, sprayed, spread or laid onto the web or felt before the mold is closed and in the mold, a pressure of preferably between 0.1 and 1000 bar is applied. Due to the pressure in the mold, the same flow paths result on all sides, which is why the matrix material in the nonwoven or in the felt evenly distributed.

Ganz besonders bevorzugt wird die Imprägnierung des Vlieses und/oder des Filzes mit dem Matrixmaterial in dem Verfahrensschritt b) durch ein Pulver-Prepregverfahren und höchst bevorzugt durch ein Flüssig-Prepregverfahren durchgeführt. Sofern ein Pulver-Prepregverfahren eingesetzt wird, wird dieses bevorzugt mit flüssigen Matrixsystemen mit einer Viskosität bei Raumtemperatur von 10 bis 1.000.000 mPa·s, besonders bevorzugt mit einer Viskosität bei Raumtemperatur von 400 bis 100.000 mPa·s und ganz besonders bevorzugt mit einer Viskosität bei Raumtemperatur von 1.000 bis 25.000 mPa·s durchgeführt.Very particularly preferably, the impregnation of the nonwoven and / or the felt with the matrix material in process step b) is carried out by a powder prepreg process and most preferably by a liquid prepreg process. If a powder prepreg process is used, this is preferably with liquid matrix systems having a viscosity at room temperature of 10 to 1,000,000 mPa · s, more preferably having a viscosity at room temperature of 400 to 100,000 mPa · s, and most preferably having a viscosity at room temperature from 1,000 to 25,000 mPa · s performed.

Um bei dem Prepregverfahren die Einwirkung von zu starken Zugkräften auf das Vlies bzw. den Filz zu vermeiden, kann dieses unabhängig davon, ob dieses als Pulver-Prepregverfahren oder als Flüssig-Prepregverfahren ausgeführt wird, vorzugsweise so durchgeführt werden, dass das Vlies bzw. der Filz vor der Durchführung des Verfahrensschritts b) einseitig oder, falls das Vlies bzw. der Filz ohne das andere Fasermaterial eingesetzt wird, auch beidseitig mit einem Trägermaterial, bevorzugt mit einer Trägerfolie oder mit einem Trägerpapier, beschichtet wird. Die Trägerfolie kann beispielsweise aus einem Thermoplast zusammengesetzt sein und kann beispielsweise ein Film bzw. eine Folie aus Polyester sein. Dabei kann der thermoplastische Film bzw. die thermoplastische Folie wiederum beschichtet sein.In order to avoid the effect of excessive tensile forces on the nonwoven or the felt in the prepreg process, this may be carried out independently of whether this is carried out as a powder prepreg process or as a liquid prepreg process, preferably that the nonwoven or the Felt before performing the process step b) on one side or, if the nonwoven or the felt is used without the other fiber material, also on both sides with a support material, preferably with a carrier film or with a backing paper coated. The carrier film may for example be composed of a thermoplastic and may be, for example, a film or a film made of polyester. In this case, the thermoplastic film or the thermoplastic film may in turn be coated.

Alternativ dazu kann für diesen Zweck Trägerpapier eingesetzt werden, welches vorzugsweise eine Grammatur bzw. ein Flächengewicht von 10 bis 300 g/m2 und besonders bevorzugt von 50 bis 130 g/m2 aufweist.Alternatively, carrier paper can be used for this purpose, which preferably has a grammage or a basis weight of 10 to 300 g / m 2 and particularly preferably from 50 to 130 g / m 2 .

Im Falle einer thermoplastischen Trägerfolie kann das Trägermaterial beispielsweise durch Kalandrieren auf das Vlies bzw. auf den Filz aufgebracht werden.In the case of a thermoplastic carrier film, the carrier material can be applied, for example by calendering, to the nonwoven or to the felt.

Sofern die Imprägnierung des Vlieses und/oder des Filzes mit dem Matrixmaterial in dem Verfahrensschritt b) durch ein Pulver-Prepregverfahren erfolgt, wird das Matrixmaterial in Pulverform auf das Vlies bzw. den Filz aufgebracht, was beispielsweise durch Eintauchen des Vlieses bzw. Filzes in ein eine Pulversuspension enthaltendes Imprägnierbad, durch direktes Aufstreuen des Pulvers auf das Vlies bzw. den Filz oder durch elektrostatisches Anbinden erfolgen kann. Dabei kann der Auftrag des pulverförmigen Matrixmaterials, insbesondere mit den beiden letztgenannten Verfahren, selektiv auf eine Seite des Vlieses bzw. Filzes erfolgen oder dieser kann, was bevorzugt ist, insbesondere mit dem erstgenannten Verfahren, auf beide Seiten des textilen Flächengebildes erfolgen.If the impregnation of the fleece and / or the felt with the matrix material in the process step b) by a powder prepreg process, the matrix material is applied in powder form on the fleece or the felt, which, for example, by immersing the fleece or felt in a impregnating bath containing a powder suspension, by direct sprinkling of the powder on the nonwoven or the felt or by electrostatic bonding can take place. In this case, the order of the powdery matrix material, in particular with the latter two methods, selectively on one side of the nonwoven or felt, or this may be done, which is preferred, in particular with the former method, on both sides of the textile fabric.

Wenn das Matrixmaterial ein Thermoplast ist, wird das auf das Vlies bzw. den Filz aufgebrachte pulverförmige Matrixmaterial vorzugsweise durch Anschmelzen auf dem Vlies bzw. Filz fixiert, wobei das Anschmelzen beispielsweise durch Führen des pulverbeschichteten Vlieses bzw. Filzes durch eine auf eine Temperatur knapp oberhalb der Schmelztemperatur des Thermoplasten eingestellte Heizzone erfolgen kann. Dadurch kann bei den nachfolgenden Verfahrensschritten ein Abfallen des Pulvers von dem Vlies bzw. Filz zuverlässig verhindert werden.When the matrix material is a thermoplastic, the powdery matrix material applied to the nonwoven or felt is preferably fixed by fusing onto the nonwoven or felt, the fusing being effected by, for example, passing the powder coated nonwoven or felt through a temperature just above the Melting temperature of the thermoplastic set heating zone can take place. As a result, in the subsequent method steps, a drop of the powder from the nonwoven or felt can be reliably prevented.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Matrixmaterial ein Duroplast. Dieses wird vorzugsweise in der Form eines pulverförmigen Duroplast-Prepolymers auf das Vlies bzw. den Filz aufgebracht, bevor das pulverförmige Material durch Anschmelzen vorzugsweise bei einer Temperatur knapp oberhalb der Schmelztemperatur des Duroplast-Prepolymers, aber unterhalb der Vernetzungstemperatur des Duroplast-Prepolymers auf dem Vlies bzw. Filz fixiert wird. Unter einem Duroplast-Prepolymer wird gemäß der vorliegenden Erfindung im Einklang mit der fachüblichen Definition dieses Begriffs ein Oligomer oder Polymer verstanden wird, welches über Vernetzung zu einem Duroplasten überführt werden kann. Dabei kann die Vernetzung, wenn das Duroplast-Prepolymer hinreichend funktionalisiert ist, ohne Vernetzungsmittel erfolgen, oder diese kann mit einem Vernetzungsmittel erfolgen. Als Vernetzungsmittel kann beispielsweise eine Verbindung eingesetzt werden, welche aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Aminen, beispielsweise Hexamethylentetramin, Säureanhydriden, Lewis-Säuren, Radikalbildnern, wie insbesondere Peroxiden, Azoverbindungen und dergleichen, Übergangsmetallverbindungen, wie Übergangsmetallsalzen, übergangsmetallorganischen Verbindungen und dergleichen, organischen Säuren, anorganischen Säuren und beliebigen Mischungen von zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen besteht. Für Vinylester und Polyester eignen sich als Vernetzungsmittel insbesondere Radikalbildner und Übergangsmetallverbindungen, wohingegen sich für Phenolharze als Vernetzungsmittel insbesondere Amine, anorganische Säuren sowie organische Säuren eignen und sich für die übrigen Matrixvorläufer aus der vorgenannten Liste als Vernetzungsmittel insbesondere Amine, Säureanhydride und Lewis-Säuren eignen.In a further embodiment, the matrix material is a thermoset. This is preferably applied to the web or felt in the form of a powdered thermoset prepolymer before the powdered material is melted, preferably at a temperature just above the melting temperature of the thermoset prepolymer but below the crosslinking temperature of the thermoset prepolymer on the web or felt is fixed. A thermoset prepolymer according to the present invention, in accordance with the standard definition of this term, is understood as meaning an oligomer or polymer which can be converted into a thermoset via crosslinking. In this case, the crosslinking, if the thermosetting prepolymer is sufficiently functionalized, without crosslinking agent, or this can be done with a crosslinking agent. As the crosslinking agent, there may be used, for example, a compound selected from the group consisting of amines, for example, hexamethylenetetramine, acid anhydrides, Lewis acids, radical formers, such as, in particular, peroxides, azo compounds and the like, transition metal compounds, such as transition metal salts, transition metal organic compounds and the like Acids, inorganic acids and any mixtures of two or more of the aforementioned compounds. Vinyl esters and polyesters are suitable as crosslinking agents, in particular free-radical formers and transition metal compounds, whereas phenol resins are suitable as crosslinking agents, in particular amines, inorganic acids and organic acids and suitable for the other matrix precursors from the above list as crosslinking agents, in particular amines, acid anhydrides and Lewis acids.

Wenn das Matrixmaterial ein Duroplast ist, wird dieses vor der späteren vollständigen Aushärtung vorzugsweise nach dem Auftrag und nach der Fixierung thermisch und/oder chemisch vorvernetzt bzw. gestaged, woraus eine Molekulargewichtszunahme erfolgt, wodurch dieses Material eine höhere Stabilität erreicht.If the matrix material is a thermosetting material, it is preferably thermally and / or chemically pre-crosslinked prior to subsequent complete curing, preferably after application and after fixation, resulting in an increase in molecular weight, as a result of which this material achieves greater stability.

Sofern die Imprägnierung des Vlieses und/oder des Filzes mit dem Matrixmaterial in dem Verfahrensschritt b) durch ein Flüssig-Prepreg-verfahren erfolgt, kann das Matrixmaterial auf das Vlies bzw. den Filz beispielsweise durch Sprühen, Eintauchen, Bestreuen oder Bestreichen, entweder direkt oder indirekt, einer das Matrixmaterial enthaltenden Lösung, Suspension, Emulsion oder Heißschmelze aufgebracht werden.If the impregnation of the fleece and / or the felt with the matrix material in process step b) is carried out by a liquid prepreg process, the matrix material can be applied to the fleece or the felt, for example by spraying, dipping, sprinkling or brushing, either directly or indirectly, a solution containing the matrix material, suspension, emulsion or hot melt are applied.

Unabhängig davon, ob das Prepregverfahren als Pulver-Prepregverfahren oder als Flüssig-Prepregverfahren durchgeführt wird, erfolgt die Imprägnierung in dem Verfahrensschritt b) vorzugsweise durch eine Druck-Temperatur-Behandlung, das heißt bei erhöhter Temperatur und bei erhöhtem Druck.Regardless of whether the prepreg process is carried out as a powder prepreg process or as a liquid prepreg process, the impregnation in process step b) is preferably carried out by a pressure-temperature treatment, that is to say at elevated temperature and at elevated pressure.

Ferner wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, die Imprägnierung in dem Verfahrensschritt b) bei einer Temperatur durchzuführen, welche 1 bis 400°C, bevorzugt 10 bis 200°C und bevorzugt 30 bis 150°C oberhalb der Glasübergangstemperatur des unvernetzten Matrixmaterials liegt.It is further proposed in a further development of the inventive concept, to carry out the impregnation in process step b) at a temperature which is 1 to 400 ° C, preferably 10 to 200 ° C and preferably 30 to 150 ° C above the glass transition temperature of the uncrosslinked matrix material.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein textiles Halbzeug, insbesondere Prepreg, aus mit einem Matrixmaterial vorimprägnierten Carbonfasern, welches mit dem zuvor beschriebenen Verfahren erhältlich ist.A further subject of the present invention is a semifinished textile product, in particular prepreg, of carbon fibers preimpregnated with a matrix material, which is obtainable by the method described above.

Ein solches textiles Halbzeug besteht mithin aus einem Matrixmaterial, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Thermoplasten, Duroplasten, Elastomeren und beliebigen Mischungen von zwei oder mehr der vorgenannten Materialien besteht, wobei in die Matrix ein Vlies und/oder Filz eingebettet ist, wobei das Vlies bzw. der Filz aus wenigstens 10% Carbonfasern besteht und Abfallfasern und/oder Recyclingfasern enthält.Such a semifinished textile product thus consists of a matrix material which is selected from the group consisting of thermoplastics, thermosets, elastomers and any mixtures of two or more of the aforementioned materials, wherein in the matrix a fleece and / or felt is embedded, the nonwoven or the felt consists of at least 10% carbon fibers and contains waste fibers and / or recycled fibers.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in dem Matrixmaterial ein weiteres Fasermaterial eingebettet sein, welches vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Geweben, Gelegen, unidirektionalen (UD-)Strängen, Bändern, Vliesen, Filzen und beliebigen Mischungen von zwei oder mehr der vorgenannten Materialien besteht.According to a preferred embodiment of the present invention may be embedded in the matrix material, another fiber material, which is preferably selected from the group which of woven, laid, unidirectional (UD) strands, tapes, nonwovens, felts and any mixtures of two or more of the aforementioned materials.

Das erfindungsgemäße textile Halbzeug zeichnet sich dadurch aus, dass dieses einfach und kostengünstig hergestellt werden kann, und zwar unter Verwendung von hohen Anteilen an Recyclingfasern und/oder Abfallfasern. Ferner weist das erfindungsgemäße textile Halbzeug eine ausgezeichnete Drapierbarkeit auf, weswegen dieses einfach und kostengünstig zu dem gewünschten Endprodukt mit hoher Festigkeit und Steifigkeit bei vergleichsweise niedrigem Gewicht und mit einer exzellenten Oberflächenqualität verarbeitet werden kann. Insbesondere kann in dem erfindungsgemäßen textilen Halbzeug aufgrund des Einsatzes eines Vlieses bzw. Filzes durch das Einbringen einer abstufbaren Vorzugsorientierung bei der Herstellung des Vlieses eine gezielte Anisotropie der Eigenschaften, insbesondere der Festigkeit und der Steifigkeit, eingestellt werden.The semifinished textile product according to the invention is characterized in that it can be produced simply and cost-effectively, using high proportions of recycled fibers and / or waste fibers. Further, the semi-finished textile of the present invention has excellent drapability, and therefore, it can be easily and inexpensively processed into the desired end product having high strength and rigidity at comparatively low weight and excellent surface quality. In particular, in the textile semifinished product according to the invention, due to the use of a nonwoven or felt, by introducing a gradable preferred orientation during the production of the nonwoven, a targeted anisotropy of the properties, in particular of the strength and the stiffness, can be set.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das erfindungsgemäße textile Halbzeug durch ein Verfahren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Prepregverfahren, Nasspressverfahren, Harzinfusionverfahren, Folienkaschierverfahren und Vakuum unterstützten (VARI-)Verfahren und ganz besonders bevorzugt durch ein Pulver-Prepregverfahren, durch ein Flüssig-Prepregverfahren oder durch ein Nasspressverfahren hergestellt. Bei dem so hergestellten erfindungsgemäßen textilen Halbzeug ist das Fasermaterial überraschenderweise besonders homogen in der Matrix eingebettet, wodurch der Harzschrumpf bei der Aushärtung der Matrix zumindest nahezu vollständig verhindert werden kann.According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the semifinished textile product according to the invention is selected by a process selected from the group consisting of prepreg process, wet pressing process, resin infusion process, Folienkaschierverfahren and vacuum assisted (VARI) method and most preferably by a powder prepreg process, by a liquid Prepreg process or produced by a wet pressing process. Surprisingly, in the semifinished textile product according to the invention thus produced, the fiber material is embedded in the matrix in a particularly homogeneous manner, as a result of which the resin shrinkage during hardening of the matrix can be at least almost completely prevented.

Das erfindungsgemäße textile Halbzeug kann direkt oder in einer konsolidierten Form in den Herstellungsprozess zurückgeführt werden. Beispielhafte Anwendungen sind die Herstellung eines Strukturbauteils oder eines Außenhaubauteils eines Kraftfahrzeugs, eines Schienenfahrzeugs oder eines Transportfahrzeugs aus dem textilen Halbzeug.The semifinished textile product according to the invention can be recycled directly or in a consolidated form into the production process. Exemplary applications are the production of a structural component or an outer hull component of a motor vehicle, a rail vehicle or a transport vehicle from the textile semifinished product.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein carbonfaserverstärkter Verbundwerkstoff, welcher durch Aushärten einer vernetzenden Matrix des zuvor beschriebenen textilen Halbzeugs erhältlich ist.Another object of the present invention is a carbon fiber reinforced composite, which is obtainable by curing a crosslinking matrix of the textile semi-finished product described above.

Dabei erfolgt die Aushärtung in Abhängigkeit von dem konkret eingesetzten Matrixmaterial vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 0 und 300°C und besonders bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 25 und 200°C.The curing is carried out depending on the matrix material used specifically preferably at a temperature between 0 and 300 ° C and more preferably at a temperature between 25 and 200 ° C.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen carbonfaserverstärkten Verbundwerkstoff, welcher durch thermisches Umformen und optional Nachverdichten einer thermoplastischen Matrix des zuvor beschriebenen textilen Halbzeugs erhältlich ist.Furthermore, the present invention relates to a carbon fiber-reinforced composite material which is obtainable by thermoforming and optionally recompressing a thermoplastic matrix of the textile semifinished product described above.

Dabei erfolgt das thermische Umformen und das Nachverdichten in Abhängigkeit von dem konkret eingesetzten Matrixmaterial beispielsweise im Falle eines Matrixmaterials aus teilkristallinem Thermoplast vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 0 und 200°C und besonders bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 25 und 100°C oberhalb der Schmelztemperatur des Thermoplasten und beispielsweise im Falle eines Matrixmaterials aus amorphem Thermoplast vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 0 und 400°C und besonders bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 10 und 200°C oberhalb der Glasübergangstemperatur des Thermoplasten.In this case, the thermal forming and the densification depending on the specific matrix material used, for example, in the case of a matrix material of semi-crystalline thermoplastic preferably at a temperature between 0 and 200 ° C and more preferably at a temperature between 25 and 100 ° C above the melting temperature of the thermoplastic and, for example, in the case of a matrix material of amorphous thermoplastic, preferably at a temperature between 0 and 400 ° C and more preferably at a temperature between 10 and 200 ° C above the glass transition temperature of the thermoplastic.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der erfindungsgemäße carbonfaserverstärkte Verbundwerkstoff einen Fasergehalt zwischen 20 und 60%, bevorzugt zwischen 30 und 50%, besonders bevorzugt zwischen 35 und 45% und ganz besonders bevorzugt von 40 % auf.According to a preferred embodiment of the present invention, the carbon fiber reinforced composite according to the invention has a fiber content between 20 and 60%, preferably between 30 and 50%, more preferably between 35 and 45% and most preferably of 40%.

Ferner wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, dass der carbonfaserverstärkte Verbundwerkstoff eine Zugfestigkeit von 100 bis 2.000 N/mm2 und bevorzugt von 200 bis 800 N/mm2 und/oder ein Elastizitätsmodul von 5 bis 180 GPa und bevorzugt von 10 bis 80 GPa aufweist.Furthermore, it is proposed in a development of the inventive idea that the carbon fiber reinforced composite material has a tensile strength of 100 to 2000 N / mm 2 and preferably 200 to 800 N / mm 2 and / or a modulus of elasticity of 5 to 180 GPa and preferably from 10 to 80 GPa having.

Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des zuvor beschriebenen textilen Halbzeugs zur Herstellung von Komponenten, wie beispielsweise eines Strukturbauteils oder eines Außenhaubauteils eines Kraftfahrzeugs, eines Schienenfahrzeugs oder eines Transportfahrzeugs.Finally, the present invention relates to the use of the textile semifinished product described above for the production of components, such as a structural component or a Außenhaubauteils a motor vehicle, a rail vehicle or a transport vehicle.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von diese erläuternden, diese aber nicht einschränkenden Beispielen weiter beschrieben.Hereinafter, the present invention will be further described by way of these illustrative but nonlimiting examples.

Beispiele Examples

Beispiel 1: Herstellung eines Prepregs auf Basis von aus Verarbeitungsabfällen hergestelltem Carbonfaservlies und einer Matrix aus Epoxidharz sowie dessen WeiterverarbeitungExample 1 Production of a Prepreg Based on Carbon Fiber Nonwoven Made from Processing Waste and a Matrix of Epoxy Resin and Further Processing

Auf einer Labor-Beschichtungsanlage wurde aus einem Carbonfaservlies, das aus Carbonfaserverschnittabfällen der Firma SGL ACF GmbH, Deutschland bestand, und aus einer flüssigen Epoxidharzformulierung der SGL Group mit der Bezeichnung FT-109-1, welche durch eine Aushärtung bei einer Temperatur zwischen 80 und 150°C bei einer erreichbaren Glasübergangstemperatur von bis zu 120°C charakterisiert ist, ein Prepreg hergestellt.On a laboratory coating plant was from a carbon fiber fleece, which consisted of carbon fiber wastes from SGL ACF GmbH, Germany, and from a liquid epoxy resin formulation of the SGL Group called FT-109-1, which by curing at a temperature between 80 and 150 ° C is characterized at an achievable glass transition temperature of up to 120 ° C, a prepreg produced.

Das Carbonfaservlies wurde mit einem Flächengewicht von ca. 103 g/m2 aus bei der auf Carbonfaser basierten Textilfertigung anfallenden Verschnittabfällen aus Filamentbündeln mit einer Länge zwischen 20 und 250 mm hergestellt, und zwar durch die Arbeitsschritte Zerkleinern der Verschnittabfälle, Öffnen der Filamentstränge, Mischen der geöffneten Filamentstränge, Kämmen, Aufbringen eines Adhäsionsmaterials, nämlich eines Klebevlieses, Konfektionierung und Aufwickeln. Die Carbonfasern wiesen einen gemäß dem ASTM D5291-02 ermittelten Kohlenstoffgehalt (”carbon content”) von mehr als 90 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern auf. Ferner enthielt das Carbonfaservlies einen geringen Anteil von Baumwoll- und Polyesterfäden, deren Gehalt 20% nicht überstieg. Weiterhin wurden die Carbonfasern bei der Vliesherstellung vororientiert, so dass eine gewisse Anisotropie bezüglich der Faserausrichtung und damit der mechanischen Eigenschaften eingestellt wurde.The carbon fiber fleece was produced with a basis weight of about 103 g / m 2 from waste from filament bundles with a length between 20 and 250 mm in the carbon fiber-based textile production, namely through the operations of comminuting the waste waste, opening the filament strands, mixing the opened filament strands, combing, applying an adhesive material, namely an adhesive fleece, packaging and winding. The carbon fibers had one according to the ASTM D5291-02 determined carbon content ("carbon content") of more than 90 wt .-% based on the total weight of the fibers. Further, the carbon fiber nonwoven contained a small amount of cotton and polyester yarn whose content did not exceed 20%. Furthermore, the carbon fibers were pre-oriented in nonwoven production, so that a certain anisotropy in terms of fiber orientation and thus the mechanical properties was adjusted.

Die Beschichtungsanlage bestand aus jeweils einer Abwickeleinheit für Beschichtungspapier bzw. Trägerpapier und das Carbonfaservlies, einer Beschichtungseinheit, einem ersten Kalander, einer Ofeneinheit, einem zweiten Kalander, einer Kühlplatte sowie einer Aufwickeleinheit. Nach der Aufbringung eines Films aus dem Epoxidharz auf das Beschichtungspapier mit einer sehr definierten Grammatur von 115 g/m2 (+/–3 g/m2) wurde das Carbonfaservlies in den Harzfilm abgelegt und in dem ersten Kalander zu einer ersten Imprägnierung konsolidiert. Im Anschluss daran wurde das vorimprägnierte Halbzeug in einen auf 130°C eingestellten Ofen eingebracht, in dem zum einen durch die mit steigender Temperatur sinkende Viskosität des Harzes sowie die hierdurch einsetzende Saugwirkung des Vlieses die eigentliche Imprägnierung erfolgte und zum anderen das Harz gestaged, das heißt vorpolymerisiert, wurde. Der erreichte Polymerisationsgrad lag dabei bei 40%. Das noch heiße Prepreg wurde dann zur weiteren Kompaktierung durch die zweite Kalandereinheit geführt, anschließend auf einer Kühlplatte heruntergekühlt, bis die Prepregtemperatur auf weniger als 40°C reduziert war, und schließlich in der Aufwickeleinheit unter einer Zugspannung von 450 N aufgewickelt.The coating system consisted of a respective unwinding unit for coating paper or carrier paper and the carbon fiber fleece, a coating unit, a first calender, a furnace unit, a second calender, a cooling plate and a take-up unit. After applying a film of the epoxy resin to the coating paper having a very defined grammage of 115 g / m 2 (+/- 3 g / m 2 ), the carbon fiber nonwoven fabric was deposited in the resin film and consolidated in the first calender to a first impregnation. Thereafter, the pre-impregnated semi-finished product was placed in a set to 130 ° C oven in which on the one hand by the decreasing with increasing temperature viscosity of the resin and the suction effect of the nonwoven by this the actual impregnation took place and geststock gestagen to the other, that is prepolymerized. The achieved degree of polymerization was 40%. The still-hot prepreg was then passed through the second calender unit for further compaction, then cooled down on a cold plate until the prepreg temperature was reduced to less than 40 ° C, and finally wound up in the take-up unit under a tension of 450N.

Dann wurde das so hergestellte Prepreg umfassend das aus aus Produktionsabfällen stammenden Carbonfasern hergestellte Vlies zu einem Carbonfaser verstärkten Kunststoff (CFK) verarbeitet. Hierzu wurden mehrere Lagen des Prepregs auf einer Hebelschneidemaschine zu quadratischen Stücken zugeschnitten und mittensymmetrisch aufeinander abgelegt. Anschließend wurde das Carbonfaservliesprepreg zuerst bei einer Temperatur von 160°C für 1 Stunde unter einem Druck von 42 bar gepresst. Grundsätzlich kann das Pressen bei Temperaturen von 130 bis 180°C über einen Zeitraum von bis zu einer Stunde sowie unter einem Druck von mehr als 0,1 bar, bevorzugt von 1 bis 100 bar, besonders bevorzugt von 5 bis 30 bar durchgeführt werden.Then, the prepreg thus prepared was processed into a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) comprising the nonwoven made of carbon fiber derived from production wastes. For this purpose, several layers of the prepreg were cut to square pieces on a guillotine and centered symmetrically on each other. Subsequently, the carbon fiber nonwoven prepreg was first pressed at a temperature of 160 ° C for 1 hour under a pressure of 42 bar. In principle, the pressing at temperatures of 130 to 180 ° C over a period of up to one hour and under a pressure of more than 0.1 bar, preferably from 1 to 100 bar, more preferably from 5 to 30 bar are performed.

Mit dem vorstehenden Verfahren wurden unter Variation der bei der Härtung eingesetzten Temperatur und der Dauer der Härtung verschiedene CFK'e hergestellt, wobei jeweils sehr homogene Verbundwerkstoffplatten erhalten wurden. Die konkreten Härtungsbedingungen bei den einzelnen Versuchen sowie die Kennwerte der hergestellten Verbundwerkstoffplatten sind in der untenstehenden Tabelle 1 zusammengefasst: Tabelle 1 – Carbonfaservliesprepreg – Kennwerte Gesamtflächengewicht: 218 g/m2 +/–20 g/m2 DIN EN 2557 Faserflächengewicht: 103 g/m2 +/–15 g/m2 DIN EN 2329 Harzgehalt: 115 g/m2 +/–3 g/m2 DIN EN 2559 Harz: FT-109-1 Epoxidharz – Härtung In Abhängigkeit von den Härtungsbedingungen erreichte Glasübergangstemperatur > 90°C 15 min @ 130°C DMA, RT-200°C mit 3 K/min; Onset E' > 110°C 60 min @ 130°C > 98°C 15 min @ 150°C > 93°C 15 min @ 180°C With the above method, various CFC's were prepared by varying the temperature used in the curing and the duration of the curing, each obtaining very homogeneous composite sheets. The concrete curing conditions in the individual experiments and the characteristic values of the composite plates produced are summarized in Table 1 below: TABLE 1 Carbon fiber nonwoven prepreg values Total weight per unit area: 218 g / m 2 +/- 20 g / m 2 DIN EN 2557 Fiber areal weight: 103 g / m 2 +/- 15 g / m 2 DIN EN 2329 Resin content: 115 g / m 2 +/- 3 g / m 2 DIN EN 2559 Resin: FT-109-1 Epoxy resin - hardening Depending on the curing conditions, the glass transition temperature reached > 90 ° C 15 min @ 130 ° C DMA, RT-200 ° C at 3 K / min; Onset E ' > 110 ° C 60 min @ 130 ° C > 98 ° C 15 min @ 150 ° C > 93 ° C 15 min @ 180 ° C

Für die vorgenannten vier Proben wurden die 3-Punkt-Biegefestigkeit, das 3-Punkt-Biegemodul, die Bruchdehnung, die Dichte und der Faservolumengehalt bestimmt. Die hierfür eingesetzten Messverfahren sowie die erhaltenen Ergebnisse für die bei 130°C für 60 Minuten gehärtete Probe sind in der nachfolgenden Tabelle 2 zusammengefasst. Messparameter Messverfahren Einheit Prüfrichtung Mittelwert Abweichung (+/–) 3-Punkt-Biegefestigkeit ISO-14125 MPa 563,6 34,1 3-Punkt-Biegemodul ISO-14125 MPa 32200 900 Bruchdehnung ISO-14125 % 1,9 0,1 Dichte DIN/EN/ISO 1183-1 g/cm3 - 1,37 0,01 Faservolumengehalt DIN/EN 2564 Vol.% - 35,55 1,83 For the above four samples, the 3-point flexural strength, the 3-point flexural modulus, the elongation at break, the density and the fiber volume content were determined. The measuring methods used for this purpose and the results obtained for the sample cured at 130 ° C. for 60 minutes are summarized in Table 2 below. measurement parameters measurement methods unit test direction Average Deviation (+/-) 3-point bending strength ISO-14125 MPa 0 ° 563.6 34.1 3-point flexural modulus ISO-14125 MPa 0 ° 32200 900 elongation ISO-14125 % 0 ° 1.9 0.1 density DIN / EN / ISO 1183-1 g / cm 3 - 1.37 0.01 Fiber volume content DIN / EN 2564 % Vol. - 35.55 1.83

Mit den anderen drei Proben wurden vergleichbare Werte erhalten.Comparable values were obtained with the other three samples.

Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren alternativ zu dem Epoxidharz auch ein thermoplastisches oder duromeres Harzsystem oder ein anderes duromeres Harzsystem verwendet werden kann, und zwar in der Form einer Lösung in einem anorganischen oder organischen Lösungsmittel vorliegt. Hierzu können als Lösungsmitteln bevorzugt Ketone, wie Aceton und Methylethylketon, Alkohole, Ether, Ester und dergleichen eingesetzt werden. Die Vorgehensweise bei der Imprägnierung ist dabei analog zu dem zuvor geschilderten Verfahren und unterscheidet sich davon lediglich dadurch, dass in dem Ofen im Gegensatz zu der zuvor geschilderten Variante lediglich das Lösungsmittel durch Verdampfen entfernt wird.For the sake of completeness, it should be noted that in the method described above, as an alternative to the epoxy resin, a thermoplastic or thermosetting resin system or other thermosetting resin system may be used, in the form of a solution in an inorganic or organic solvent. For this purpose, preferred solvents are ketones, such as acetone and methyl ethyl ketone, alcohols, ethers, esters and the like. The procedure for the impregnation is analogous to the previously described method and differs therefrom only in that in the furnace, in contrast to the previously described variant, only the solvent is removed by evaporation.

Beispiel 2: Herstellung eines carbonfaserverstärkten Kunststoffs auf Basis eines Carbonfaservlieses aus recycelten Carbonfasern mittels NasspressverfahrenExample 2 Production of a Carbon Fiber Reinforced Plastic Based on a Carbon Fiber Fleece of Recycled Carbon Fibers by Wet Pressing

Variante 1version 1

Ein wie in dem Beispiel 1 beschrieben hergestelltes Carbonfaservlies aus aus Produktionsabfällen stammenden Carbonfasern wurde mittels eines Nasspressverfahrens zu Carbonfaser verstärktem Kunststoff (CFK) verarbeitet.A carbon fiber fleece produced from production wastes as described in Example 1 was processed by means of a wet pressing process into carbon fiber reinforced plastic (CFRP).

Hierzu wurden mehrere Lagen des Vlieses auf einer Hebelschneidemaschine zu quadratischen Stücken geschnitten und in einer Pressform mittensymmetrisch aufeinander abgelegt. Anschließend wurde in die Pressformeine eine auf den erwünschten Faservolumengehalt von 35% in dem fertigen Bauteil errechnete Menge Epoxidharzformulierung zugegeben. Danach wurde die Pressform geschlossen und bei einer Temperatur von 150°C für 2,5 Stunden bei einem Druck von 42 bar gepresst. Grundsätzlich kann das Pressen bei diesem System bei einer Temperatur von 100 bis 150°C über einen Zeitraum von bis zu 3 Stunden, bevorzugt von bis zu einer Stunde und besonders bevorzugt von bis zu 15 Minuten sowie unter einem Druck von 0,1 bis 1.000 bar, bevorzugt von 1 bis 100 bar und besonders bevorzugt von 5 bis 30 bar durchgeführt werden.For this purpose, several layers of the fleece were cut into square pieces on a leverage cutting machine and placed in a mold center-symmetrically on each other. Subsequently, an amount of epoxy resin formulation calculated to the desired fiber volume content of 35% in the finished part was added to the mold. Thereafter, the mold was closed and pressed at a temperature of 150 ° C for 2.5 hours at a pressure of 42 bar. Basically, the pressing in this system at a temperature of 100 to 150 ° C over a period of up to 3 hours, preferably up to one hour and more preferably of up to 15 minutes and under a pressure of 0.1 to 1000 bar , preferably be carried out from 1 to 100 bar and more preferably from 5 to 30 bar.

Dadurch wurden sehr homogene Verbundwerkstoffplatten erhalten.As a result, very homogeneous composite panels were obtained.

Variante 2 Variant 2

Ein wie in dem Beispiel 1 hergestelltes Carbonfaservlies aus aus Produktionsabfällen stammenden Carbonfasern wurde mittels eines Nasspressverfahrens zu Carbonfaser verstärktem Kunststoff (CFK) verarbeitet.A carbon fiber nonwoven made from production waste carbon fibers as in Example 1 was processed by a wet pressing process to carbon fiber reinforced plastic (CFRP).

Hierzu wurden mehrere Lagen des Vlieses auf einer Hebelschneidemaschine zu quadratischen Stücken geschnitten und in einer Pressform abwechselnd mit jeweils einer Harzschicht zwischen zwei Carbonfaservlieslagen mittensymmetrisch aufeinander abgelegt. Die Harzschichten wurden dabei aufgesprüht, könnten jedoch auch in Form eines Harzfilms in die Form gegossen werden. Anschließend wurde die Pressform geschlossen und bei einer Temperatur von 150°C für 1 Stunde sowie unter einem Druck von 42 bar gepresst.For this purpose, several layers of the web were cut into square pieces on a lever cutting machine and stored in a mold alternately with a respective resin layer between two carbon fiber fleece layers centered symmetrically on each other. The resin layers were sprayed on, but could also be poured into the mold in the form of a resin film. Subsequently, the mold was closed and pressed at a temperature of 150 ° C for 1 hour and under a pressure of 42 bar.

Dadurch wurden sehr homogene Verbundwerkstoffplatten erhalten.As a result, very homogeneous composite panels were obtained.

Beispiel 3: Herstellung eines Prepregs auf Basis von aus Verarbeitungsabfällen hergestelltem Carbonfaservlies und dessen Weiterverarbeitung zu einem thermoplastischen KunststoffExample 3 Production of a Prepreg Based on Carbon Fiber Fabric Made from Processing Waste and Further Processing into a Thermoplastic Material

Auf einer Labor-Beschichtungsanlage wurde aus einem Carbonfaservlies, das aus Carbonfaserverschnittabfällen der Firma SGL ACF GmbH, Deutschland bestand, und einer festen, thermoplastischen Polymermatrix aus Polyamid 6 ein Prepreg hergestellt.On a laboratory coating plant, a prepreg was produced from a carbon fiber fleece which consisted of carbon fiber waste waste from SGL ACF GmbH, Germany, and a solid, thermoplastic polymer matrix made from polyamide 6.

Das Carbonfaservlies wies ein Flächengewicht von ca. 103 g/m2 auf und bestand aus bei der auf Carbonfaser basierten Textilfertigung anfallenden Verschnittabfällen aus Filamentbündeln mit einer Länge zwischen 20 und 250 mm und dieses wurde durch die Arbeitsschritte Zerkleinern der Verschnittabfälle, Öffnen der Filamentstränge, Mischen der geöffneten Filamentstränge, Kämmen, Aufbringen eines Adhäsionsmaterials, nämlich eines Klebevlieses, Konfektionierung und Aufwickeln hergestellt. Die Carbonfasern wiesen einen gemäß dem ASTM D5291-02 ermittelten Kohlenstoffgehalt (”carbon content”) von mehr als 90 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern auf. Ferner enthielt das Carbonfaservlies einen geringen Anteil von Baumwolle und Polyesterfäden, deren Gehalt 20% nicht überstieg.The carbon fiber fleece had a basis weight of about 103 g / m 2 and consisted in the carbon fiber-based textile production waste waste from filament bundles with a length between 20 and 250 mm and this was through the steps crushing the waste trimmings, opening the filament strands, mixing the open filament strands, combing, applying an adhesive material, namely an adhesive nonwoven fabric, packaging and winding produced. The carbon fibers had one according to the ASTM D5291-02 determined carbon content ("carbon content") of more than 90 wt .-% based on the total weight of the fibers. Further, the carbon fiber nonwoven contained a small amount of cotton and polyester yarn whose content did not exceed 20%.

Die Beschichtungsanlage bestand aus jeweils einer Abwickeleinheit für Beschichtungspapier bzw. Trägerpapier und das Carbonfaservlies, einer Beschichtungseinheit, einem ersten Kalander, einer Ofeneinheit, einem zweiten Kalander, einer Kühlplatte sowie einer Aufwickeleinheit.The coating system consisted of a respective unwinding unit for coating paper or carrier paper and the carbon fiber fleece, a coating unit, a first calender, a furnace unit, a second calender, a cooling plate and a take-up unit.

Wie vorstehend beschrieben hergestellte Carbonfaservliese und Matrixmaterialien wurden durch jedes der drei nachfolgend beschriebenen Verfahren miteinander kombiniert.Carbon fiber webs and matrix materials prepared as described above were combined by each of the three methods described below.

Variante 1 – PulverprepregVariant 1 - powder prepreg

Die Beschichtungsanlage bestand in diesem Fall aus einer Auf- und Abwickeleinheit, einem Pulverstreuer und einem Heizfeld. Nach der Aufbringung des pulverförmigen Matrixmaterials auf das Carbonfaservlies wurde dieser Aufbau in das Heizfeld eingebracht, wobei die Temperatur des Heizfeldes auf 130°C eingestellt war und die Fördergeschwindigkeit des Aufbaus durch das Heizfeld so eingestellt war, dass die Pulverkörner gesintert wurden, d. h. dass diese zumindest an ihrer Oberfläche anschmolzen oder gar komplett schmolzen. Dadurch wurde eine Anhaftung des Pulvers an das Carbonfaservlies erreicht. Bei diesem Vorgang erfolgte jedoch noch keine signifikante Imprägnierung des Vlieses.The coating system in this case consisted of a winding and unwinding unit, a powder spreader and a heating field. After applying the powdery matrix material to the carbon fiber nonwoven fabric, this assembly was placed in the heating field with the temperature of the heating field set at 130 ° C and the conveying speed of the structure through the heating field adjusted so that the powder grains were sintered, i. H. that these at least melt on their surface or even completely melted. As a result, an adhesion of the powder to the carbon fiber fleece was achieved. In this process, however, no significant impregnation of the web took place.

Im Anschluss an die erste Beschichtung und Fixierung wurde analog zu der vorstehend geschilderten Vorgehensweise auf der bisher nicht beschichteten Seite eine zweite Beschichtung durchgeführt. Durch die beidseitige Beschichtung wurde eine besonders hohe Gleichmäßigkeit und Ebenheit des Pulverprepregs erreicht. Dieser Verfahrensschritt ist jedoch optional.Following the first coating and fixing, a second coating was carried out analogously to the above-described procedure on the previously uncoated side. Due to the double-sided coating, a particularly high degree of uniformity and flatness of the powder prepreg has been achieved. However, this process step is optional.

Das so hergestellte Pulverprepreg wies ein Flächengewicht von 218 g/m2 auf.The powder prepreg produced in this way had a basis weight of 218 g / m 2 .

Einige der so hergestellten Pulverprepregs wurden abschließend durch beheizte Kalander konsolidiert bzw. verdichtet bzw. imprägniert, wobei die Temperatur 100°C oberhalb der Glasübergangstemperatur des verwendeten Polymers lag.Some of the powder prepregs produced in this way were finally consolidated or heated or impregnated by heated calenders, the temperature being 100 ° C. above the glass transition temperature of the polymer used.

Dadurch wurde das Polymer in das Carbonfaservlies eingebracht und zu einem Organoblech verdichtet. Anschließend wurde das konsolidierte Organoblech herunter gekühlt und aufgewickelt bzw. zu Platten geschnitten. As a result, the polymer was introduced into the carbon fiber nonwoven and compacted to an organic sheet. Subsequently, the consolidated organo sheet was cooled down and wound up or cut into sheets.

Variante 2 – FolienkaschierungVariant 2 - foil lamination

Bei dieser Variante wurde das thermoplastische Polymer, das später die Matrix bildete, in der Form von Folien vorgelegt und kontinuierlich mit dem Carbonfaservlies zusammengeführt. Dabei wurden die Polymerfolien zweiseitig zugeführt, obgleich auch eine einseitige Zuführung möglich ist. Nach der Zusammenführung der Polymerfolien und des Carbonfaservlieses wurde das Material gemeinsam durch beheizte Kalander konsolidiert bzw. verdichtet bzw. imprägniert, wobei die Temperatur hierbei 100°C oberhalb der Glasübergangstemperatur des verwendeten Polymers lag.In this variant, the thermoplastic polymer, which later formed the matrix, was presented in the form of films and continuously brought together with the carbon fiber fleece. The polymer films were fed on two sides, although a one-sided feed is possible. After combining the polymer films and the carbon fiber nonwoven, the material was consolidated together by heated calenders or compacted or impregnated, the temperature here was 100 ° C above the glass transition temperature of the polymer used.

Dadurch wurde das Polymer in das Carbonfaservlies eingebracht und zu einem Organoblech verdichtet. Das konsolidierte Organoblech wurde herunter gekühlt und aufgewickelt bzw. zu Platten geschnitten.As a result, the polymer was introduced into the carbon fiber nonwoven and compacted to an organic sheet. The consolidated organo sheet was cooled down and wound up or sliced into sheets.

Variante 3 – Slurryimprägnierung durch a) Tauchen, b) Düsenauftrag, c) Filmtransfer (inkl. Lösungsmittel)Variant 3 - Slurry impregnation by a) dipping, b) nozzle application, c) film transfer (including solvent)

Bei dieser Variante lag das Matrixpolymer in der Form einer Suspension in einem Lösungsmittel vor. Als Lösungsmittel wurde dabei Wasser eingesetzt, obgleich genauso gut ein anorganisches oder organisches Lösungsmittel, wie beispielsweise ein Keton, wie Aceton oder Methylethylketon, ein Alkohol, ein Ether, ein Ester oder dergleichen oder eine Mischung aus verschiedenen Lösungsmitteln eingesetzt werden kann. Dabei können die Lösungen bzw. Suspensionen optional Stabilisatoren, wie Tenside oder wasserlösliche Polymere, wie z. B. Polyvinylalkohol, aber auch weitere Substanzen, die eine Stabilisierung der Suspension bewirken, enthalten.In this variant, the matrix polymer was in the form of a suspension in a solvent. Water was used as the solvent, although an inorganic or organic solvent such as a ketone such as acetone or methyl ethyl ketone, an alcohol, an ether, an ester or the like, or a mixture of various solvents can be used as well. The solutions or suspensions optionally stabilizers, such as surfactants or water-soluble polymers, such as. As polyvinyl alcohol, but also other substances that cause stabilization of the suspension contain.

Die Beschichtungsanlage bestand aus jeweils einer Abwickeleinheit für das Carbonfaservlies, einer Beschichtungseinheit, einem ersten Kalander, einer Ofeneinheit, einem zweiten Kalander, einer Kühlplatte sowie einer Aufwickeleinheit.The coating system consisted of a respective unwinding unit for the carbon fiber fleece, a coating unit, a first calender, a furnace unit, a second calender, a cooling plate and a take-up unit.

Die Matrix wurde auf die drei nachfolgend beschriebenen verschiedenen Arten mit dem Carbonfaservlies kombiniert.The matrix was combined with the carbon fiber nonwoven in the following three different ways.

Untervariante 1 – Slurry – Tauchen:Subvariante 1 - Slurry - Diving:

Bei der Tauchimprägnierung mit der Suspension wurde das Carbonfaservlies abgewickelt, zur Imprägnierung durch ein, die Suspension beinhaltendes Foulard gezogen, mittels Dosierwalzen abgequetscht und in einen Trockner geführt, in dem das Lösungsmittel verdampft wurde und das Polymer erwärmt wurde. Das durch diese Imprägnierung pulverbeschichtete Prepreg wurde durch eine beheizte Konsolidierungsstrecke, nämlich in einem Kalander konsolidiert bzw. verdichtet bzw. imprägniert, wobei die Temperatur 100°C oberhalb der Glasübergangstemperatur des verwendeten Polymers lag.In the Tauchimprägnierung with the suspension, the carbon fiber fleece was unwound, pulled for impregnation by a, the suspension-containing padding, squeezed off by metering rollers and fed into a dryer, in which the solvent was evaporated and the polymer was heated. The prepreg powder-coated by this impregnation was consolidated or compacted or impregnated through a heated consolidation section, namely in a calender, the temperature being 100 ° C. above the glass transition temperature of the polymer used.

Dadurch wurde das Polymer in das Carbonfaservlies eingebracht und zu einem Halbzeug, nämlich in einer Versuchsreihe zu einem Organoblech und in einer anderen Versuchsreihe zu einem Prepreg, verdichtet. Das konsolidierte Halbzeug wurde schließlich herunter gekühlt und aufgewickelt bzw. in Platten geschnitten.As a result, the polymer was introduced into the carbon fiber fleece and compacted into a semifinished product, namely in a test series to form an organic sheet and in another test series into a prepreg. The consolidated semifinished product was finally cooled down and wound up or cut into slabs.

Untervariante 2 – Slurry Düsenauftrag:Subvariante 2 - Slurry nozzle order:

Bei dem Düsenauftrag der Suspension wurde die Suspension direkt mittels einer Breitschlitzdüse auf das Carbonfaservlies aufgetragen, zur Imprägnierung durch einen Kalander geführt und anschließend in einen Trockner geführt, in dem das Lösungsmittel verdampft wurde und das Polymer erwärmt wurde. Das durch diese Imprägnierung erhaltene Prepreg wurde durch eine beheizte Konsolidierungsstrecke, nämlich einen Kalander konsolidiert bzw. verdichtet bzw. imprägniert, wobei die Temperatur 100°C oberhalb der Glasübergangstemperatur des verwendeten Polymers lag.In the nozzle application of the suspension, the suspension was applied directly by means of a slot die on the carbon fiber fleece, passed through a calender for impregnation and then passed into a dryer in which the solvent was evaporated and the polymer was heated. The prepreg obtained by this impregnation was consolidated or impregnated by a heated consolidation line, namely a calender, the temperature being 100 ° C. above the glass transition temperature of the polymer used.

Dadurch wurde das Polymer in das Carbonfaservlies eingebracht und zu einem Halbzeug, nämlich in einer Versuchsreihe zu einem Organoblech und in einer anderen Versuchsreihe zu einem Prepreg verdichtet. Das konsolidierte Halbzeug wurde schließlich herunter gekühlt und aufgewickelt bzw. zu Platten geschnitten.As a result, the polymer was introduced into the carbon fiber fleece and compacted into a semifinished product, namely in one test series to form an organic sheet and in another series of tests to form a prepreg. The consolidated semi-finished product was finally cooled down and wound up or sliced into sheets.

Unterariante 3 – Slurry – Film Transfer: Subvariante 3 - Slurry - Film Transfer:

Bei dieser Variante bestand die Beschichtungsanlage aus jeweils einer Abwickeleinheit für Beschichtungspapier und das Carbonfaservlies, einer Beschichtungseinheit, einem ersten Kalander, einer Ofeneinheit, einem zweiten Kalander, einer Kühlplatte sowie einer Aufwickeleinheit.In this variant, the coating system consisted in each case of an unwinding unit for coating paper and the carbon fiber fleece, a coating unit, a first calender, a furnace unit, a second calender, a cooling plate and a take-up unit.

Nach der Aufbringung der Suspension auf das Beschichtungspapier mit einer sehr definierten Grammatur von 115 g/m2 (+/–3 g/m2) wurde das Carbonfaservlies in den Harzfilm abgelegt und in dem ersten Kalander zu einer ersten Imprägnierung konsolidiert. Anschließend wurde dieses in einen Trockner geführt, in dem das Lösungsmittel verdampft wurde und das Polymer erwärmt wurde. Das durch diese Imprägnierung erhaltene Prepreg wurde durch eine beheizte Konsolidierungsstrecke, nämlich einen Kalander konsolidiert bzw. verdichtet bzw. imprägniert, wobei die Temperatur 100°C oberhalb der Glasübergangstemperatur des verwendeten Polymers lag.After applying the suspension to the coating paper with a very defined grammage of 115 g / m 2 (+/- 3 g / m 2 ), the carbon fiber nonwoven fabric was deposited in the resin film and consolidated in the first calender to a first impregnation. It was then passed to a dryer in which the solvent was evaporated and the polymer was heated. The prepreg obtained by this impregnation was consolidated or impregnated by a heated consolidation line, namely a calender, the temperature being 100 ° C. above the glass transition temperature of the polymer used.

Dadurch wurde das Polymer in das Carbonfaservlies eingebracht und zu einem Halbzeug, nämlich in einer Versuchsreihe zu einem Organoblech und in einer anderen Versuchsreihe zu einem Prepreg verdichtet. Das konsolidierte Halbzeug wurde schließlich herunter gekühlt und aufgewickelt bzw. zu Platten geschnitten.As a result, the polymer was introduced into the carbon fiber fleece and compacted into a semifinished product, namely in one test series to form an organic sheet and in another series of tests to form a prepreg. The consolidated semi-finished product was finally cooled down and wound up or sliced into sheets.

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Claims (17)

Verfahren zur Herstellung eines textilen Halbzeugs, insbesondere eines Prepregs, aus mit einem Matrixmaterial vorimprägnierten Carbonfasern, welches die nachfolgenden Schritte umfasst: a) Herstellen von aus wenigstens 10% Carbonfasern bestehendem Vlies und/oder von aus wenigstens 10% Carbonfasern bestehendem Filz, wobei wenigstens ein Teil der zur Herstellung des Vlieses und/oder Filzes eingesetzten Fasern Abfallfasern und/oder Recyclingfasern sind, und b) Imprägnieren des Vlieses und/oder des Filzes mit einem Matrixmaterial, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Thermoplasten, Duroplasten, Elastomeren und beliebigen Mischungen von zwei oder mehr der vorgenannten Materialien besteht.Process for producing a semifinished textile product, in particular a prepreg, from carbon fibers preimpregnated with a matrix material, which comprises the following steps: a) producing from at least 10% carbon fibers existing fleece and / or made of at least 10% carbon fibers felt, wherein at least a portion of the fibers used for the production of the fleece and / or felt are waste fibers and / or recycled fibers, and b) impregnating the web and / or felt with a matrix material selected from the group consisting of thermoplastics, thermosets, elastomers and any mixtures of two or more of the foregoing. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung des Vlieses und/oder des Filzes mit dem Matrixmaterial in dem Schritt b) durch ein Verfahren durchgeführt wird, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Prepregverfahren, Nasspressverfahren, Harzinfusionverfahren, Folienkaschierverfahren und Vakuum unterstützten (VARI-)Verfahren besteht.A method according to claim 1, characterized in that the impregnation of the nonwoven and / or the felt with the matrix material in step b) is carried out by a process selected from the group consisting of prepreg process, wet pressing process, resin infusion process, film lamination process and vacuum supported (VARI) procedure. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung des Vlieses und/oder des Filzes mit dem Matrixmaterial in dem Schritt b) durch ein Flüssig-Prepregverfahren, durch ein Pulver-Prepregverfahren oder durch ein Nasspressverfahren durchgeführt wird.A method according to claim 2, characterized in that the impregnation of the web and / or the felt with the matrix material in step b) is carried out by a liquid prepreg process, by a powder prepreg process or by a wet pressing process. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt a) zur Herstellung des Vlieses und/oder des Filzes eine Fasermischung eingesetzt wird, welche zu wenigstens 20%, vorzugsweise zu wenigstens 50%, insbesondere bevorzugt zu wenigstens 80%, besonders bevorzugt zu wenigstens 90%, ganz besonders bevorzugt zu wenigstens 95% und höchst bevorzugt vollständig aus Abfallfasern und/oder Recyclingfasern besteht.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in step a) for the production of the fleece and / or the felt, a fiber mixture is used, which at least 20%, preferably at least 50%, particularly preferably at least 80%, more preferably at least 90%, most preferably at least 95% and most preferably entirely consists of waste fibers and / or recycled fibers. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt a) Abfallfasern und/oder Recyclingfasern eingesetzt werden, von denen wenigstens 10%, bevorzugt wenigstens 30%, besonders bevorzugt wenigstens 60%, ganz besonders bevorzugt wenigstens 80% und höchst bevorzugt 100% Carbonfasern sind.A method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in step a) waste fibers and / or recycled fibers are used, of which at least 10%, preferably at least 30%, more preferably at least 60%, most preferably at least 80% and highest preferably 100% carbon fibers. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt a) Recyclingfasern eingesetzt werden, welche aus Abfall in der Form von Gewebe, von Gelege, von Gewirk, von Gestrick, von mit einem Matrixmaterial vorimprägnierten Fasermaterial, von Fasern enthaltendem Verbundwerkstoff, insbesondere von Carbonfasern enthaltendem Verbundwerkstoff, oder einer beliebigen Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten Materialien hergestellt worden sind.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the step a) recycled fibers are used, which consist of waste in the form of fabric, scrim, knitted fabric, knitted fabric, pre-impregnated with a matrix material, fiber-containing composite material , in particular carbon fiber-containing composite material, or any mixture of two or more of the aforementioned materials. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies und/oder der Filz in Kombination mit wenigstens einem anderen Fasermaterial eingesetzt wird, wobei das andere Fasermaterial aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Geweben, Gelegen, unidirektionalen (UD-)Strängen, Bändern, Vliesen, Filzen und beliebigen Mischungen von zwei oder mehr der vorgenannten Materialien besteht.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fleece and / or the felt is used in combination with at least one other fibrous material, the other fibrous material being selected from the group consisting of woven fabrics, laid, unidirectional (UD-) Strands, tapes, nonwovens, felts and any mixtures of two or more of the aforementioned materials. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Fasermaterialien in der Form eines Laminats angeordnet werden, wobei das Laminat beispielsweise aus wenigstens einer Vliesschicht und wenigstens einer Gewebeschicht oder aus wenigstens einer Vliesschicht und wenigstens einer Gelegeschicht besteht.A method according to claim 7, characterized in that the individual fiber materials are arranged in the form of a laminate, wherein the laminate consists for example of at least one nonwoven layer and at least one fabric layer or at least one nonwoven layer and at least one gel layer. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als anderes Fasermaterial ein zumindest teilweise aus Abfallfasern und/oder Recyclingfasern zusammengesetztes Fasermaterial eingesetzt wird, welches aus Kohlenstofffasern, Glasfasern, Polymerfasern und Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Materialien besteht, wobei die Polymerfasern vorzugsweise Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polypropylenfasern, Polyacrylnitrilfasern, Fasern aus oxidiertem Polyacrylnitril sowie Fasern aus Copolymeren von zwei oder mehr der vorgenannten Materialien und Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Materialien sind.A method according to claim 7 or 8, characterized in that as another fiber material at least partially composed of waste fibers and / or recycled fibers fiber material is used, which consists of carbon fibers, glass fibers, polymer fibers and mixtures of two or more of the aforementioned materials, wherein the polymer fibers are preferably Polyamide fibers, polyester fibers, polypropylene fibers, polyacrylonitrile fibers, oxidized polyacrylonitrile fibers, and fibers of copolymers of two or more of the foregoing materials and mixtures of two or more of the foregoing materials. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt b) ein Matrixmaterial eingesetzt wird, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Epoxidharzen, Phenolharzen, Vinylesterharzen, Polyesterharzen, Polyurethanharzen, Benzoxazinharzen, Novolaken, Cyanatesterharzen, Bismaleimidharzen, Bisoxazolinen, Polyolefinen, wie beispielsweise Polypropylen, technischen Thermoplasten, wie beispielsweise Polyamiden, und beliebigen Mischungen von zwei oder mehr der vorgenannten Materialien besteht.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in step b) a matrix material is used which is selected from the group consisting of epoxy resins, phenolic resins, vinyl ester resins, polyester resins, polyurethane resins, benzoxazine resins, novolaks, cyanate ester resins, bismaleimide resins, bisoxazolines , Polyolefins, such as polypropylene, engineering thermoplastics, such as polyamides, and any mixtures of two or more of the aforementioned materials. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies bzw. der Filz in dem Schritt b) mit so viel Matrixmaterial imprägniert wird, dass das Halbzeug nach dem Verfahrensschritt b) einen Gehalt an Matrixmaterial zwischen 1 und 90 Gew.-%, bevorzugt zwischen 30 und 70 Gew.-% und besonders bevorzugt zwischen 40 und 65 Gew.-% aufweist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fleece or the felt in step b) is impregnated with so much matrix material that the semi-finished product after step b) has a content of matrix material between 1 and 90 wt .-% , preferably between 30 and 70 wt .-% and particularly preferably between 40 and 65 wt .-%. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung des Vlieses und/oder des Filzes mit dem Matrixmaterial in dem Schritt b) durch ein Pulver-Prepregverfahren oder durch ein Flüssig-Prepregverfahren durchgeführt wird, wobei das Vlies bzw. der Filz vor der Durchführung des Verfahrensschritts b) einseitig oder beidseitig mit einem Trägermaterial, bevorzugt mit einer Trägerfolie oder mit einem Trägerpapier, beschichtet wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the impregnation of the fleece and / or the felt with the matrix material in step b) is carried out by a powder prepreg process or by a liquid prepreg process, wherein the fleece or the felt before carrying out the process step b) on one or both sides with a carrier material, preferably with a carrier film or with a backing paper, is coated. Textiles Halbzeug, insbesondere Prepreg, aus mit einem Matrixmaterial vorimprägnierten Carbonfasern erhältlich mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12.Semifinished textile product, in particular prepreg, of carbon fibers preimpregnated with a matrix material obtainable by a process according to one of Claims 1 to 12. Carbonfaserverstärkter Verbundwerkstoff erhältlich durch Aushärten oder durch thermisches Umformen und optional Nachverdichten eines textilen Halbzeugs nach Anspruch 13.Carbon fiber reinforced composite material obtainable by curing or by thermal forming and optionally recompressing of a semi-finished textile product according to claim 13. Carbonfaserverstärkter Verbundwerkstoff nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen Fasergehalt zwischen 20 und 60%, bevorzugt zwischen 30 und 50%, besonders bevorzugt zwischen 35 und 45% und ganz besonders bevorzugt von 40% aufweist.Carbon fiber reinforced composite material according to claim 14, characterized in that it has a fiber content between 20 and 60%, preferably between 30 and 50%, more preferably between 35 and 45% and most preferably of 40%. Carbonfaserverstärkter Verbundwerkstoff nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Zugfestigkeit von 100 bis 2.000 N/mm2 und bevorzugt von 200 bis 800 N/mm2 und/oder ein Elastizitätsmodul von 5 bis 180 GPa und bevorzugt von 10 bis 80 GPa aufweist.Carbon fiber reinforced composite material according to claim 14 or 15, characterized in that it has a tensile strength of 100 to 2,000 N / mm 2 and preferably from 200 to 800 N / mm 2 and / or a modulus of elasticity of 5 to 180 GPa and preferably from 10 to 80 GPa having. Verwendung eines textilen Halbzeugs nach Anspruch 13 zur Herstellung von Komponenten, wie beispielsweise eines Strukturbauteils oder eines Außenhaubauteils eines Kraftfahrzeugs, eines Schienenfahrzeugs oder eines Transportfahrzeugs.Use of a semi-finished textile product according to claim 13 for the production of components, such as a structural component or an outer hull component of a motor vehicle, a rail vehicle or a transport vehicle.
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